Upload
others
View
19
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería
5-24-2021
Evaluación del comportamiento mecánico de una subrasante Evaluación del comportamiento mecánico de una subrasante
mejorada con rajón de concreto reciclado, mediante una mejorada con rajón de concreto reciclado, mediante una
modelación a escala física y numérica, caso de estudio vías modelación a escala física y numérica, caso de estudio vías
Samarkanda, Funza Cundinamarca Samarkanda, Funza Cundinamarca
Francy Kateryne Oviedo Pineda Universidad de La Salle, Bogotá, [email protected]
Jeisson Andrés Cárdenas Ramírez Universidad de La Salle, Bogotá, [email protected]
Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil
Citación recomendada Citación recomendada Oviedo Pineda, F. K., & Cárdenas Ramírez, J. A. (2021). Evaluación del comportamiento mecánico de una subrasante mejorada con rajón de concreto reciclado, mediante una modelación a escala física y numérica, caso de estudio vías Samarkanda, Funza Cundinamarca. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/913
This Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Facultad de Ingeniería at Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Ingeniería Civil by an authorized administrator of Ciencia Unisalle. For more information, please contact [email protected].
1
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón
de Concreto Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica,
Caso de estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca
Francy Kateryne Oviedo Pineda
Jeisson Andrés Cárdenas Ramírez
Universidad de La Salle
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Bogotá, D.C. 2021
2
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con
Rajón de Concreto Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y
Numérica, Caso de estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca
Francy Kateryne Oviedo Pineda
Jeisson Andrés Cárdenas Ramírez
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de:
Ingeniero Civil
Director de proyecto
IC – MIC - PhD Orlando Rincón Arango
Universidad de La Salle
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Bogotá, D.C. 2021
3
Agradecimientos
A Dios por permitirnos llegar a este punto de nuestras vidas, por darnos sabiduría,
conocimiento, discernimiento y salud en esta época de pandemia.
A nuestras familias por ser fuentes de inspiración y brindarnos apoyo incondicional.
Al Ing. Orlando Rincón, nuestro director de tesis, por su acompañamiento y apoyo
durante la realización de esta investigación.
4
Contenido
Resumen ............................................................................................................................. 13
Introducción ....................................................................................................................... 14
Antecedentes ...................................................................................................................... 16
Conceptos Generales .......................................................................................................... 21
Rajón de Concreto Reciclado (RCR) .............................................................................. 21
Rajón de Concreto Reciclado escalado (RCRe) ............................................................. 21
Residuos de construcción y demolición (RCD) .............................................................. 21
Reutilización ................................................................................................................... 21
Subrasante ....................................................................................................................... 21
Mejoramiento de la subrasante ....................................................................................... 22
Escalas ............................................................................................................................ 22
Morfometría de partículas de RCR Y RCRe .................................................................. 22
Módulo Resiliente ........................................................................................................... 23
Metodología Ivanov ........................................................................................................ 23
Ensayo de placa con carga estática ................................................................................. 24
Módulo de reacción ........................................................................................................ 24
Modelación ..................................................................................................................... 25
Comportamiento mecánico ............................................................................................. 25
Aspectos Generales ............................................................................................................ 26
Localización .................................................................................................................... 26
Descripción Geológica .................................................................................................... 28
Metodología ....................................................................................................................... 30
5
Caracterización de Partículas RCR y RCRe ................................................................... 30
Metodología de Escalamiento ..................................................................................... 30
Morfometría de las partículas ...................................................................................... 33
Ensayos de Laboratorio ............................................................................................... 36
Caracterización del Subsuelo .......................................................................................... 39
Investigación del Subsuelo .......................................................................................... 39
Ensayos de Laboratorio ............................................................................................... 43
Clasificación SUCS y AASHTO ................................................................................. 46
CBR Inalterado ............................................................................................................ 47
Perfil Estratigráfico General ........................................................................................ 47
Verificación de Condiciones del Mejoramiento de la Subrasante .................................. 50
Mejoramiento con RCR .............................................................................................. 50
Ajustes para Modelación del Mejoramiento con RCRe .............................................. 51
Módulo Resiliente ....................................................................................................... 56
Relación de Poisson .................................................................................................... 57
Método Ivanov ............................................................................................................ 58
Modelación ..................................................................................................................... 60
Propiedades de los Materiales y Geometría ................................................................ 60
Condiciones de Borde ................................................................................................. 60
Resultados y Análisis ......................................................................................................... 67
Caracterización de Partículas RCR y RCRe ................................................................... 67
Caracterización del Subsuelo .......................................................................................... 76
6
Mejoramiento Aplicado a Modelos Físicos .................................................................... 83
Mejoramiento Aplicado a los Modelos Virtuales ........................................................... 85
Relación Beneficio Costo ............................................................................................... 95
Conclusiones ...................................................................................................................... 98
Recomendaciones ............................................................................................................. 100
Bibliografía ....................................................................................................................... 101
7
Lista de Tablas
Tabla 1 Requisitos del material para ser usado como rajón. ......................................................... 30
Tabla 2 Especificaciones tecnicas del equipo ensayo placa de carga estática .............................. 31
Tabla 3 Volumen disponible para el mejoramiento en el caso de estudio .................................... 50
Tabla 4 Trazabilidad de materiales proporcionado por la obra ..................................................... 50
Tabla 5 Módulo elástico de los suelos ........................................................................................... 57
Tabla 6 Módulo de elasticidad equivalente .................................................................................. 59
Tabla 7 Parámetros utilizados en el programa Sigma para cada Modelo ..................................... 60
Tabla 8 Esfericidad por el método de Krumblein, partículas RCR ............................................... 67
Tabla 9 Esfericidad por el método de Riley, partículas RCR ....................................................... 68
Tabla 10 Redondez por el método de Wentworth, partículas RCR. ............................................. 68
Tabla 11 Esfericidad por el método de Krumblein, partículas RCRe. .......................................... 69
Tabla 12 Esfericidad por el método de Riley, partículas RCRe. ................................................... 70
Tabla 13 Redondez por el método de Wentworth, partículas RCRe. ............................................ 71
Tabla 14 Densidad de las partículas de RCRe. ............................................................................. 75
Tabla 15 Densidad de las partículas de RCR ................................................................................ 75
Tabla 16 Desgaste por abrasión en la Máquina de los Ángeles. ................................................... 76
Tabla 17 Clasificación de arcillas mediante la superficie especifica. ........................................... 80
Tabla 18 Resumen ensayos de laboratorio y clasificación de las muestras. ................................. 81
Tabla 19 Resultados del ensayo CBR ........................................................................................... 83
Tabla 20 Módulo de reacción ........................................................................................................ 85
Tabla 21 Módulo de reacción de los modelos virtuales ................................................................ 93
Tabla 22 Modulo de reaccion del modelo de placa de carga a escala real .................................... 94
Tabla 23 Relación Beneficio-Costo del Tramo 1 del caso de estudio ........................................... 97
8
Lista de Figuras
Figura 1 Ubicacion del municipio de Funza ................................................................................ 26
Figura 2 Tramos intervenidos ...................................................................................................... 27
Figura 3 Disposición del Rajón de Concreto Reciclado .............................................................. 27
Figura 4 Estructura de pavimento ................................................................................................ 28
Figura 5 Ubicación geológica de Funza Cundinamarca .............................................................. 29
Figura 6 Relación de similitud placas de carga y pistón CBR ..................................................... 31
Figura 7 Trituración de Rajón de concreto reciclado (RCR) ........................................................ 32
Figura 8 a) Partícula de rajón de concreto reciclado. b) Partícula de rajón de concreto reciclado a
escala reducida. .............................................................................................................................. 33
Figura 9 Carta de comparación visual para redondez y esfericidad de Powers, 1953. ................ 34
Figura 10 a) Esfericidad de la partícula N° 3 b) Esfericidad de la partícula N°5 ........................ 34
Figura 11 a) Redondez de la partícula N°9 b) Redondez de la partícula N°10 ............................ 35
Figura 12 a) Esfericidad de la partícula N° 2 b) Esfericidad de la partícula N°14 ...................... 35
Figura 13 a) Redondez de la partícula N° 4 b) Redondez de la partícula N°14 ......................... 36
Figura 14 a) Alargamiento b) Aplanamiento c) Partícula con 1 cara fracturada d) Partículas con
2 o más caras fracturadas ............................................................................................................... 37
Figura 15 Partículas SSS .............................................................................................................. 38
Figura 16 Densidad de partículas de RCR ................................................................................... 38
Figura 17 Ubicación del Predio .................................................................................................... 39
Figura 18 Ubicación De Apiques ................................................................................................. 40
Figura 19 a) Apiques 1 b) Apique 2. ............................................................................................ 41
Figura 20 a) Apiques 3 b) Apique 4. c) Apique 5. ....................................................................... 41
9
Figura 21 a) Hincado de moldes en subrasante de apique 1. b) Hincado de moldes en subrasante
de apique 2. .................................................................................................................................... 42
Figura 22 a) Extracción de muestra de apique 1 b) Extracción de muestra de apique 2. ............ 42
Figura 23 Muestras alteradas e inalteradas .................................................................................. 43
Figura 24 a) Lavado por tamiz N°200 b) Granulometría por tamiz N°4,10, 16, 30, 40,100 y 200.
........................................................................................................................................................ 44
Figura 25 Hidrometría y gravedad especifica de muestras inalteradas. ....................................... 44
Figura 26 a) Límite líquido. b) Muestras de límite líquido y limite plástico. .............................. 45
Figura 27 a) Resultado de coloración AP-4 M1. b) Resultado de coloración AP-3. M2 c) Azul
de metileno. .................................................................................................................................... 45
Figura 28 Carta de plasticidad sistema SUCS.............................................................................. 46
Figura 29 a) Ensayo CBR inalterado Apique 5 b) Ensayo CBR inalterado Apique 1 ................. 47
Figura 30 Perfil estratigráfico longitudinal de la zona de estudio ............................................... 48
Figura 31 Modelo físico a escala reducida ................................................................................... 52
Figura 32 AP-2 Mejoramiento de RCRe 60 %. a) Masa de las partículas 575g, b) Molde de la
muestra de suelo, c) Molde del suelo con el mejoramiento aplicado, d) Penetración de la muestra
con la Maquina Universal, e)Daño visual de la muestra posterior a la penetración, f)Muestra de
suelo extraída del molde. ................................................................................................................ 54
Figura 33 AP-3 Mejoramiento de RCRe 70 % a) Masa de las partículas 670 g., b) Molde de la
muestra de suelo, c) Molde del suelo con el mejoramiento aplicado, d) Penetración de la muestra
con la Maquina Universal, e)Daño visual de la muestra posterior a la penetración, f)Muestra de
suelo extraída del molde. ................................................................................................................ 55
Figura 34 AP-4 Mejoramiento de RCRe 80 % % a)Masa de las partículas 766.1 g., b) Molde de
la muestra de suelo, c) Molde del suelo con el mejoramiento aplicado, d) Penetración de la
10
muestra con la Maquina Universal, e)Daño visual de la muestra posterior a la penetración,
f)Muestra de suelo extraída del molde. .......................................................................................... 56
Figura 35 Rangos de valores de Modulo elástico para suelos ..................................................... 57
Figura 36 Rangos de valores de coeficiente de Poisson para suelos ............................................. 58
Figura 37 Modelo 1, Sin mejoramiento ....................................................................................... 61
Figura 38 Modelo 2, mejoramiento del 60% de RCRe ................................................................ 62
Figura 39 Modelo 3, mejoramiento del 70% de RCRe ................................................................ 63
Figura 40 Modelo 4, mejoramiento del 80% de RCRe ................................................................ 64
Figura 41 Modelo a escala real, sin mejoramiento ..................................................................... 65
Figura 42 Modelo a escala real, con mejoramiento del 70% de RCR ........................................ 66
Figura 43 Intervalo de Confiabilidad de Esfericidad ................................................................... 72
Figura 44 Intervalo de Confiabilidad de Redondez ..................................................................... 72
Figura 45 Curva Granulométrica de partículas RCRe ................................................................. 73
Figura 46 Tipos de curva de distribución de tamaño de partículas ............................................... 74
Figura 47 Variación de humedad, limite líquido y límite plastico con la profundidad ................ 77
Figura 48 Variación del valor de azul de metileno con la profundidad ....................................... 78
Figura 49 Variación del porcentaje pasa 200 con la profundidad ................................................. 79
Figura 50 Esfuerzo vs deformación CBR inalterado y sumergido Apique 5 ............................... 82
Figura 51 Esfuerzo vs deformación CBR inalterado y sumergido Apique 1 ............................... 82
Figura 52 Curva cargas y asientos del ensayo Placa de carga estática ........................................ 84
Figura 53 Esfuerzo vs Deformación de los modelos fisicos ........................................................ 84
Figura 54 Distribución de esfuerzos totales verticales, Modelo 1 ............................................... 86
Figura 55 Distribución de esfuerzos totales verticales, Modelo 2 ............................................... 87
Figura 56 Distribución de esfuerzos totales verticales, Modelo 3 .............................................. 87
11
Figura 57 Distribución de esfuerzos totales verticales, Modelo 4 ............................................... 88
Figura 58 Distribución de esfuerzos totales verticales, Modelo a escala real sin mejoramiento. 88
Figura 59 Distribución de esfuerzos totales verticales, Modelo a escala real con mejoramiento
del 70% de RCR. ............................................................................................................................ 89
Figura 60 Distribución de deformaciones unitarias verticales, Modelo 1 ................................... 89
Figura 61 Distribución de deformaciones unitarias verticales, Modelo 2 ................................... 90
Figura 62 Distribución de deformaciones unitarias verticales, Modelo 3 ................................... 90
Figura 63 Distribución de deformaciones unitarias verticales, Modelo 4 ................................... 91
Figura 64 Distribución de deformaciones unitarias verticales, Modelo a escala real sin
mejoramiento .................................................................................................................................. 91
Figura 65 Distribución de deformaciones unitarias verticales, Modelo a escala real con
mejoramiento del 70% ................................................................................................................... 92
Figura 66 Esfuerzo vs Deformación de los modelos virtuales ..................................................... 92
Figura 67 Comparación graficas de módulo de reacción Ks ....................................................... 93
Figura 68 Esfuerzo vs Deformacion del modelo de placa de carga ............................................. 94
Figura 69 Correlación aproximada entre la clasificacion de los suelos y los diferentes ensayos
........................................................................................................................................................ 95
Figura 70 Tendencia de costos y modulos para los mejoramientos ............................................. 96
Figura 71 Histograma de Beneficios y Costos ............................................................................. 97
12
Lista de Apéndices
Apéndice A Ensayos de laboratorio a las partículas de RCR y RCRe ........................................ 106
Apéndice B Ensayos de laboratorio de la muestra de suelo ........................................................ 111
Apéndice C Ensayos de penetración a escala reducida ............................................................... 129
Apéndice D Datos del modelo virtual ......................................................................................... 132
13
Resumen
La implementación de residuos de concreto hidráulico en nuevas construcciones de obras
civiles es una forma sostenible de aprovechar los recursos, uno de los usos posibles es en el
mejoramiento de subrasantes que tienen baja capacidad de soporte.
El objetivo de este proyecto es simular el comportamiento mecánico de una subrasante
mejorada con rajón de concreto reciclado mediante una modelación a escala reducida, con el fin de
encontrar la viabilidad de su aplicación, es decir, se espera encontrar mediante la adición de los
parámetros que definen un suelo, una predicción del comportamiento mecánico que tendrá
posterior a la aplicación de un mejoramiento de rajón de concreto reciclado; se evalúan las
relaciones de similitud entre el ensayo de prueba de placa y penetraciones a escala reducida a nivel
de laboratorio. Se evalúan 4 modelos físicos y virtuales, uno sin mejoramiento y tres con
mejoramientos del 60%, 70% y 80% de rajón de concreto reciclado escalado (RCRe)
respectivamente aplicados sobre la capa de la subrasante de tres muestras inalteradas, los modelos
son sometidos a penetraciones con un pistón de 5 cm de diámetro. De las gráficas esfuerzo vs
deformación se encuentra el módulo de reacción, una vez se tienen los parámetros que caracteriza
el suelo y el mejoramiento se modela en SIGMA para obtener el comportamiento mecánico de la
subrasante mejorada, finalmente se evalúa la relación beneficio-costo de los tres escenarios
planteados.
Palabras Clave: Mejoramiento de subrasantes, Rajón de concreto reciclado (RCR),
Modelación a escala, Comportamiento mecánico.
14
Introducción
El reciclaje de residuos de construcción y demolición (RCD) como agregados es una
práctica, relativamente difundida en los países desarrollados, para prevenir la contaminación
ambiental y disminuir el impacto de la extracción de agregados vírgenes. En Colombia, es un
objetivo novedoso que se han venido trazando las entidades públicas encargadas de gestionar la
construcción y el medio ambiente. (Castaño et al. 2013, p.122)
El volumen de estos residuos generado en la industria de la construcción está aumentando
progresivamente, la búsqueda de usos aprovechables para los RCD es un reto y un compromiso
para reducir el impacto ambiental. En la actualidad se ha generado una tendencia del uso de los
Residuos de construcción y demolición debida a su potencial de reutilización que según se
especifica en la Resolución 0472 de 2017 es “la prolongación de la vida útil de los RCD
recuperados que se utilizan nuevamente, sin que para ello se requiera un proceso de
transformación”.
Durante la rehabilitación y mejoramiento vial que se realizó en la construcción de vías
Samarkanda, Funza Cundinamarca, se generaron residuos de concreto hidráulico los cuales se
usaron para sustituir el rajón usado convencionalmente en el mejoramiento de la subrasante, al
someter a trituración la placa de concreto se obtiene partículas con dimensiones apropiadas para
la implementación en actividades de construcción usando el rajón de concreto reciclado como
sustituto del agregado grueso; esta aplicación se realizó con el objetivo de disminuir el impacto
ambiental que se genera por la inadecuada disposición de este tipo de residuos y aprovechando su
potencial constructivo.
Existen pocos estudios acerca del comportamiento mecánico de una subrasante mejorada
con rajón de concreto reciclado (RCR) a partir de modelos numéricos y los ensayos requeridos
para tal investigación tienen costos elevados, por lo tanto, se presenta una limitante de carácter
15
económica para esta área de investigación y se crea la necesidad de validar la viabilidad de
estudiar la subrasante de una manera simplificada mediante una modelación a escala. “Una de las
herramientas más utilizadas en el mundo para intentar predecir el comportamiento que
experimentan estructuras geotécnicas bajo diferentes condiciones de carga y de frontera, es la
simulación computacional empleando Programas de Elementos Finitos (FEM).” (Ruge et al.,
2014, p.172)
En este proyecto se evaluó la viabilidad de simular el comportamiento mecánico de una
subrasante mejorada con rajón de concreto reciclado mediante una modelación a escala física a
nivel de laboratorio y numérica con el programa Sigma en el caso de estudio vías Samarcanda,
Funza Cundinamarca.
16
Antecedentes
De acuerdo al enfoque de la investigación es posible mencionar los siguientes artículos:
En primer lugar, Ochoa y Bizarreta (2020), en su investigación titulada Experimental
Study on Stabilization of Soft Subgrade Soil with Concrete Fine Fraction Waste, estudiaron el
uso de mezclas de suelo y RCD-C fino para mejorar la capacidad de soporte en subrasantes de
pavimentos en Foz do Iguaçu, en la cual se concluye que los límites de Atterberg muestran que el
suelo es plástico y el RCD-C fino no tiene plasticidad, por lo que, al agregar el residuo reciclado
(RCD-C fino) en el suelo, la mezcla reduce su plasticidad hasta perderla completamente como es
el caso de la muestra con 60% de RCD-C fino. Al adicionar RCD-C fino, la expansión después
de 7 días sumergidos disminuye con relación al suelo (1,23% expansión) con un porcentaje
óptimo de residuo agregado con 60% de RCD-C fino (0% expansión). La disminución de la
expansión puede ser ocasionada por una acción química del residuo de concreto, por la existencia
de minerales remanentes en el mismo, que al ser hidratados endurecieron la muestra reduciendo
su expansión. En el ensayo de CBR se observó un incremento en la capacidad de soporte del
material al ingresar residuo de concreto, posiblemente por procesos conjuntos de estabilización
mecánica (compactación) y química (minerales de cemento). Las adiciones de 40 y 60%
cumplieron con los requisitos normativos para camadas de subrasante (CBR ≥ 12). La capacidad
de soporte se amplió 17,56 veces referente al suelo, con un porcentaje de 60% de RCD-C fino.
Asimismo, Callejas (2020), en la investigación titulada, Evaluación entre dos mecanismos
de mejoramiento aplicada al diseño de pavimento de una vía ubicada en la ciudad de Bogotá, de
la localidad de Teusaquillo calle 47 entre carrera 14 y carrera 14ª, utilizando materiales de
cantera y geo-sintéticos realizó un análisis de los comportamientos mecánicos que aportan el
empleo de materiales de cantera, y geo sintéticos para realizar el mejoramiento de subrasantes en
un estudio de caso, e identificó los beneficios y desventajas con el medio ambiente y costo en
17
obra al momento de usar estos materiales. Con el estudio se determinó que el comportamiento
mecánico de una estructura de pavimento con Rajón, al aplicar una carga en la superficie,
distribuye los esfuerzos hacia el fondo y de forma lateral desplazando el material fuera del área
de carga, de igual manera existe un beneficio medioambiental dado que la estructura de
pavimento va a necesitar de menor excavación, empleo de materiales de menor especificación
(estructura de mejoramiento) y menor transporte, por lo que se tiene; menos emisiones de CO2 en
el ambiente, por consecuente menos explotación de material pétreo.
Chibuzor et al. (2019) mediante la investigación, Experimental assessment of subgrade
stiffness of lateritic soils treated with crushed waste plastics and ceramics for pavement
foundation, evaluaron la rigidez de la subrasante de cuatro suelos de prueba tratados con
cerámica de desecho triturada (CWC) y plásticos de desecho triturados (CWP). El objetivo de
este trabajo fue evaluar el comportamiento de los suelos de prueba comúnmente utilizados como
materiales de subrasante y tratarlos con geo materiales basados en desechos sólidos seleccionados
para mejorar su capacidad de soportar cargas dinámicas y cíclicas. Los resultados de las pruebas
preliminares mostraron que los suelos de prueba se clasificaron como A-2-7, A-2-6, A-7 y A-7-5,
respectivamente, de acuerdo con el sistema de clasificación AASHTO y suelos pobremente
clasificados según USCS. También se clasificaron como suelos altamente plásticos y expansivos
con índices de plasticidad superiores al 17%. El protocolo de tratamiento mostró que el CBR,
módulo resiliente y el valor r mejoró consistentemente con un aumento de CWC y CWP. La
deformación lateral observada a partir de la compresión triaxial modificada también se redujo
consistentemente con proporciones aumentadas de CWC y CWP. Es novedoso haber logrado
características mejoradas de relación de soporte de California, módulo resiliente, valor de
resistencia y propiedades de deformación lateral de los suelos de prueba con un geo material
basado en desechos sólidos.
18
Kianimehr et al. (2019) en su artículo titulado, Utilization of Recycled Concrete
Aggregates for Light-stabilization of Clay Soils, realizaron un estudio acerca del uso de los RCD
en la estabilización de subrasantes, en el cual concluye que los agregados de hormigón reciclado
son un reemplazo sostenible del cemento en la estabilización de suelos arcillosos, además reduce
la deformabilidad y los asentamientos. El suelo arcilloso modificado con 15% de [RCD] es lo
suficientemente fuerte como para soportar cargas cuando se usa como material de subbase /
subrasante en pavimentos rígidos. Este hallazgo es particularmente atractivo para los diseñadores,
ya que demuestra que el [RCD] (…) puede implementarse en lugar de cemento para la
estabilización de suelos arcillosos. La justificación económica de incorporar [RCD] como
reemplazo del cemento sería diferente para cada región / país.
Salamanca y Abril (2017) en su artículo titulado, Modelamiento físico a escala de pilotes
individuales, de cabeza libre, sometidos a carga lateral en suelos cohesivos, concluyeron que los
modelos físicos a escala han cobrado importancia en el campo de la geotecnia, permitiendo
conocer el comportamiento ante las solicitaciones que el proyecto tenga en su vida útil,
propiciando óptimos diseños, bajo los criterios fundamentales en ingeniería: seguridad,
funcionalidad y economía. […] Aunque, de alguna forma, el factor escala puede estar
influenciando los resultados, la comparación del comportamiento de los pilotes
modelados experimentalmente con las predicciones de los análisis teóricos fue útil para
identificar deficiencias y fortalezas de los métodos analíticos.
Hajiannia, et al. (2017) en su investigación titulada, Correlación entre los resultados de las
pruebas PLT y CBR para determinar el módulo de elasticidad, determinaron un módulo elástico a
partir de los ensayos de Prueba de Carga de Placa (PLT) y California Bearing Ratio (CBR),
aplicando la metodología de Elementos finitos (FEM), usando el software ABAQUS en un suelo
especifico. La prueba de carga en placa, entre las pocas pruebas de campo disponibles, es una que
19
produce resultados más realistas para la determinación de los parámetros elásticos del
suelo. Dado que la PLT es difícil y costosa, encontrar una correlación entre esta y otras pruebas
de laboratorio de mecanismo similar es bastante beneficioso. Las conclusiones de esta
investigación son resultados coherentes con las características físicas y mecánicas del suelo
estudiado, comparando con resultados de módulos elásticos determinados por otras metodologías
empíricas y/o mecánicas.
Ruge et al. (2014) realizó una investigación titulada, Simulación de pruebas de carga en
pilotes usando un modelo constitutivo hipoplástico, la cual tuvo por objetivo simular mediante el
empleo de un programa basado en el método de elementos finitos, los resultados obtenidos de
pruebas de carga en pilotes individuales fundados en arcillas porosas de Brasilia DF (Brasil), las
cuales poseen características metaestables. Para las simulaciones se empleó la ecuación
constitutiva hipoplástica. Los parámetros del suelo fueron obtenidos por medio de ensayos de
laboratorio que permitieron estimar propiedades geotécnicas del suelo, así como parámetros de
resistencia, deformabilidad e identificación estratigráfica. Como conclusión general se reporta
que la predicción aportada por el modelo hipoplástico en relación a las pruebas de carga en el
tramo antes de la ruptura es aceptable, sin embargo, debido a la pérdida de adhesión en la
interface suelo-pilote en el momento de la prueba, se nota la incapacidad del modelo para simular
este efecto de manera adecuada, ya que existen condiciones de metaestabilidad y de parcial
saturación presentes en el problema geotécnico.
Raddatz et al. (2014) en la investigación titulada, Resultados y modelación numérica de
ensayos de carga usando una celda de Osterberg en Concón, Chile, usaron el software Plaxis 2D
®, programa computacional de elementos finitos para el análisis de estabilidad y deformaciones
en problemas geotécnicos. Se realizaron dos modelos: 1) se modeló el ensayo de celda de
Osterberg con una carga ascendente y otra descendente en la punta del pilote, usando los datos
20
medidos en terreno en el ensayo de carga de Osterberg como datos de calibración y 2) se modeló
el caso del ensayo tradicional de manera de comparar con la curva equivalente que se obtiene con
los datos del ensayo O-cell. La calibración del modelo permite extrapolar la respuesta del pilote
para cargas más altas que las medidas en terreno. Para el ensayo de carga tradicional se obtienen
buenos resultados hasta los 15 MN. Las diferencias se pueden explicar en que la discretización
usada en el modelo no fue representativa, lo cual significa que un mayor número de estratos sería
necesario en la modelación.
Rodríguez, (2005) mediante su investigación titulada, Análisis de interacción suelo o
estructura para refuerzo de suelos fisurados, analizó mediante un modelo de elementos finitos el
comportamiento de una estabilización y un refuerzo del suelo mediante inclusiones de suelo con
cemento y cal. Se evaluó el efecto de las inclusiones sobre la capacidad portante y las
deformaciones, teniendo en cuenta la presencia de grietas abiertas y fisuras presentes en el suelo
debido a desecación. Los resultados de los análisis permiten entender el funcionamiento del
sistema y su efecto sobre el comportamiento de los suelos, a partir de lo cual se pueden tomar
decisiones de ingeniería para diseño y para construcción, sin embargo, no presenta los resultados
del modelo e indica que se debe hacer un seguimiento para validar los resultados.
Vásquez, (2003) mediante su investigación titulada, Modelación Numérica en Hidráulica
realizó una modelación numérica en hidráulica de canales, en la cual hace énfasis en que la
dinámica del movimiento puede llegar a ser extremadamente compleja, lo que ha llevado durante
muchos años a la necesidad de construir modelos físicos a escala como única herramienta posible
para el estudio y diseño adecuado de estructuras hidráulicas. Sin embargo, en los últimos años el
extraordinario incremento en las capacidades de cálculo de las computadoras, así como la mejora
en los algoritmos computacionales ha llevado a un importante desarrollo de modelos numéricos
de simulación.
21
Conceptos Generales
A continuación, se presentan los conceptos teóricos necesarios para comprender el
proyecto.
Rajón de Concreto Reciclado (RCR)
El RCR corresponde a un material reciclado producto de la demolición de losas de
concreto hidráulica in situ, que logra tener un tamaño máximo de 30 cm o el equivalente a los dos
tercios (2/3) del espesor de la capa de mejoramiento, siempre y cuando no supere los 30 cm; que
no contiene acero y no está contaminado (Especificación 413-18 IDU, p.3).
Rajón de Concreto Reciclado escalado (RCRe)
El RCRe corresponde a una porción de RCR sometido a trituración, para ser usado en
modelos físicos manejando una escala de reducción. Estas partículas se caracterizan mediante
ensayos de laboratorio con el fin de encontrar similitudes y diferencias que puede tener con
respecto al RCR después de ser sometido al proceso de trituración.
Residuos de construcción y demolición (RCD)
Todo residuo sólido sobrante de las actividades de demolición, excavación, construcción
y/o reparación de las obras civiles o de otras actividades conexas. (Resolución 1115, 2012)
Reutilización
Es la prolongación de la vida útil de los escombros recuperados que se utilizan
nuevamente, sin que para ello se requieran procesos adicionales de transformación. (Resolución
1115, 2012)
Subrasante
La subrasante es el terreno natural, nivelado y compactado, sobre el que se construye el
pavimento. La preparación de la subrasante incluye compactación del suelo con contenidos de
humedad y densidades que asegurarán un soporte uniforme y estable del pavimento. Cuando las
22
condiciones de la subrasante no son razonablemente uniformes, la corrección se logra de manera
más económica y efectiva mediante técnicas adecuadas de preparación de la subrasante.
(American Concrete Pavement Association, 1995, p.3)
Mejoramiento de la subrasante
El mejoramiento con reemplazo de una capa del suelo por rajón es una manera tradicional
de mejorar la capacidad portante del suelo. El aumento en la resistencia del suelo una vez
incluida la capa del material de rajón es producido por la fricción entre sus partículas. La
capacidad portante equivalente de la subrasante mejorada con rajón se determina con el método
Ivanov. (Callejas, 2020)
Escalas
La escala puede ser definida como “la relación entre la medida lineal representada en el
dibujo de un determinado objeto y la medida lineal de este mismo objeto en la realidad, medidos
en las mismas unidades” (Serrano, p.2). En este proyecto se usó una escala de reducción para
hallar una relación entre la placa de carga y el pistón de penetración del CBR.
Morfometría de partículas de RCR Y RCRe
La morfometría es el análisis cuantitativo del tamaño y la forma de las partículas, en esta
investigación se usa para encontrar la similitud entre la forma, esfericidad y redondez de las
partículas de RCR y RCRe.
La forma es una medida de la relación entre las tres dimensiones de un objeto, y así, las
partículas pueden clasificarse cuantitativamente como compactas (o equidimensionales),
alargadas (o en forma de varilla) y laminar (o en forma de disco), con varias categorías
intermedias, trazando las dimensiones en un gráfico triangular. La esfericidad es una propiedad
cuya definición es simple, pero que puede medirse en numerosas formas muy diferentes.
23
Establece cuantitativamente cuán casi iguales son las tres dimensiones de un objeto. C. K.
Wentworth realizó el primer estudio cuantitativo de formas. La redondez fue medida
cuantitativamente por primera vez por Wentworth, que utilizó la curvatura de la esquina más
aguda. Más tarde, Waddell lo definió como el radio promedio de curvatura de todas las esquinas
dividida por el radio del círculo inscrito más grande. Sin embargo, no es práctico medirlo, y ahora
los valores de redondez se obtienen por comparación con gráficos fotográficos para granos de
arena (Powers). (Folk, 1980, p.8)
Módulo Resiliente
El módulo resiliente es el parámetro utilizado con el fin de representar las propiedades de
los suelos de la subrasante en el diseño de pavimentos flexibles. Normalmente resulta complicado
realizar el ensayo de módulo resiliente puesto que se requiere de un equipo de laboratorio
especial, el cual está constituido por una cámara triaxial para ensayos cíclicos, un marco de carga
con un actuador dinámico servo controlado que nos sirve para producir una onda senosoidal
media en un período y frecuencia determinados; un panel de control y de mediciones de presiones
de cámara, de poros y efectiva, y una unidad de adquisición de datos con software de
procesamiento. En este sentido, la “Guía de diseño AASTHO 93” ha propuesto correlaciones que
determinan el mantenimiento rutinario (MR) a partir de ensayos de CBR. (Herrera, 2014)
En la ecuación 1 se presenta la correlación establecida por Heukelom y Klomp, aplicable
a suelos finos con CBR saturado menor a 10%.
𝑀𝑅(psi) = 1500 ∗ CBR (1)
Metodología Ivanov
“La metodología Ivanov consiste en realizar un mejoramiento físico de la subrasante para
mejorar su capacidad estructural, se determinará un espesor cuyo módulo junto con el de la
24
subrasante genere un módulo equivalente característico de suelos que no necesitan estabilización”
(Castañeda, 2016).
Ensayo de placa con carga estática
Este ensayo se usa para la evaluación y el diseño de estructuras de pavimento, los ensayos
con carga estática no repetida se realizan sobre suelos para determinar el módulo de reacción de la
subrasante o una medida de la resistencia al corte de las capas del pavimento. (INV E 168-13)
La carga con placa estática, es un método de ensayo normalizado que permite determinar
las características de resistencia, deformación de un suelo, componentes de asfaltos flexibles para
uso en evaluación y diseño de pavimentos para aeropuertos y carreteras, a partir de este ensayo se
determina los datos de la capacidad de carga del suelo para un asentamiento determinado,
determinación del módulo de reacción K y obtención del coeficiente de elasticidad del suelo,
entre otros. (Salazar, 2008)
Las placas de carga deben tener diámetros entre 152 y 762 mm (6 y 30”). En este proyecto
se usa para conocer la aplicación y validar la similitud con penetraciones a escala reducida.
Módulo de reacción
El módulo de reacción de subrasante k [F/L3], se define como:
k = σ / δ (2)
En donde σ = esfuerzo normal y δ = deformación en la dirección de σ.
El objetivo de este parámetro es el de reemplazar una masa de suelo por resortes elásticos
equivalentes, con una constante k por unidad de área, lo que realmente es una conveniencia
matemática que facilita los cálculos de esfuerzos y deformaciones en las interfaces estructura
suelo, puesto que las deformaciones se hacen directamente proporcionales a los esfuerzos
aplicados.
25
El concepto fue introducido por Winkler, y posteriormente desarrollado, discutido y
usado por la profesión. Dado que este parámetro no es una propiedad intrínseca del suelo, hay
múltiples modelos para su evaluación y no es posible determinarlo unívocamente con ensayos
normalizados. (González, 1993)
Modelación
El modelamiento y la simulación consisten en el trabajo con el computador y, más
específicamente, en el trabajo con o el desarrollo de software para, justamente, modelar y simular
[…] cuando la finalidad es anticipar productos o procesos con una finalidad eminentemente
práctica, lo importante entonces es la precisión o el rigor del modelamiento o la simulación.
(Maldonado & Gómez, 2010, p.p 7-9)
Comportamiento mecánico
“Comportamiento que manifiesta el material al ser sometido a la acción de distintas
cargas exteriores de cualquier tipo y naturaleza. Ante una acción exterior los materiales
reaccionan deformándose para contrarrestar la perturbación aplicada” (Serrano, p.1)
26
Aspectos Generales
Localización
El municipio de Funza Cundinamarca forma parte de la provincia de sabana de Occidente,
está ubicado a 15 Km de la ciudad de Bogotá (Figura 1), tiene una extensión urbana de 4 𝑘𝑚2, y
una extensión rural de 66 𝑘𝑚2, para un total de 70 𝑘𝑚2. Su altura sobre el nivel del mar es de
2,548 m. La superficie del municipio es plana, presentando las características de las altiplanicies
cundinamarqueses con pendientes hasta del 3 %, con una población de 79,545 habitantes.
Figura 1
Ubicación del municipio de Funza
Nota. Tomada y adaptada de Emaze, 2021.
El caso de estudio hace parte de una obra pública de infraestructura vial, ejecutada en el
municipio de Funza, en el cual se realizó la intervención de 6 tramos viales del barrio
Samarkanda (Figura 2), el proceso constructivo que abarcó la obra principalmente fue la
demolición de la capa de concreto hidráulico, posteriormente se realizó la excavación de una caja
de 90 cm de profundidad para construir la nueva estructura de pavimento diseñada, la cual
27
comprendía una capa de 30cm de mejoramiento de subrasante con rajón natural y RCD (Figura
3), un sello de 10 cm de SBG-B (Sub base granular tipo B), una capa de 20 cm de SBG-B, una
capa de 20 cm de BG-B y como capa de rodadura asfalto con grano de caucho reciclado de 10 cm
de espesor, tal como se muestra en la Figura 4.
Figura 2
Tramos intervenidos
Nota. Imagen elaborada a partir de Google Earth [Fotografía],2021.
Figura 3
Disposición del Rajón de Concreto Reciclado
Carrera 4a
28
Figura 4
Estructura de pavimento
Nota. Adaptado de diseños de Consorcio Vía Funza IP
Descripción Geológica
De acuerdo al Servicio Geológico Colombiano (SGC), Cundinamarca se encuentra
localizada en la parte central de la cordillera oriental la cual está conformada por rocas
sedimentarias de edad cretácea y terciaria, que se encuentra suprayaciendo a un basamento
formado por rocas paleozoicas, de bajo grado de metamorfismo.
El Municipio de Funza está ubicado sobre el estrato denominado “Formación Sabana”,
perteneciente, según Hubach, Burg y Vander Hammen en su estudio sobre la Sabana de Bogotá y
sus alrededores, a la zona de materiales depositados en un medio fluviolacustre.
En la parte superior de la “Formación Sabana” (Q1sa) dominan las arcillas y en la parte
inferior las arenas, apareciendo en ocasiones turbas, que demuestran que la laguna en ciertos
intervalos se convirtió parcialmente en pantano. Puntualmente, la zona centro del Municipio de
Funza se encuentra ubicada en esta formación Sabana (Q1sa), predominando en la parte
29
superficial del subsuelo las capas de arcillas limosas y limos arcillosos de consistencia media a
baja, y presencia de arenas limosas, debido a la influencia de la formación Labor tierna (K2t),
descrita localmente por el servicio Geológico Colombiano como arcillas, turbas y arcillas
arenosas con niveles delgados de gravas (Figura 5).
Figura 5
Ubicación geológica de Funza Cundinamarca
Nota. Tomado de Geo portal del Servicio Geológico Colombiano, 2021.
30
Metodología
Caracterización de Partículas RCR y RCRe
Metodología de Escalamiento
La especificación técnica del mejoramiento de la subrasante con rajón del Instituto de
Desarrollo Urbano (IDU) indica las condiciones que debe tener el material (Tabla 1).
Tabla 1
Requisitos del material para ser usado como rajón.
Requisitos del rajón
o El tamaño máximo estará controlado por el valor menor que se obtenga al comparar los dos
tercios (2/3) del espesor de la capa compactada ó treinta centímetros (30 cm.).
o El porcentaje en peso de partículas menores al tamiz de 25,0 mm (1”), será inferior al treinta por
ciento (30%)
o El porcentaje en peso de partículas que pasen el tamiz de 75 µm (No.200), será inferior al quince
por ciento (15 %.).
o El material utilizado como rajón no presentará un desgaste en máquina de los Ángeles (ensayo
INV-E-219-07) superior al 50%.
Nota. Adaptado de Resolución 321-11 IDU (https://www.idu.gov.co/web/content/7604/321-11.pdf)
Bajo la hipótesis de la relación de similitud existente entre el ensayo placa de carga
estática y las penetraciones con el pistón del CBR, se procede a establecer la escala de reducción;
inicialmente se buscaron las dimensiones comerciales de las placas y se utilizó la Placa 3 de 610
mm de diámetro (Tabla 2) y se relacionó con las dimensiones del pistón de penetración del
ensayo de CBR, cuyo diámetro es de 50 mm, tal como se muestra en la Figura 6.
31
Tabla 2
Especificaciones técnicas del equipo Ensayo placa de carga estática.
Placas en acero para
aplicación de carga Especificaciones Técnicas
Placa 1 Ø 305 mm de 1” de espesor
Placa 2 Ø 457 mm de 1” de espesor
Placa 3 Ø 610 mm de 1” de espesor
Placa 4 Ø 762 mm de 1” de espesor
Nota. Adaptado de (https://rcingtec.com/product/equipo-para-ensayo-de-placa/)
A partir de la ecuación 3 correspondiente a la fórmula general de la escala, se halló una
escala de 1:12, de esta manera se obtuvo la relación más favorable para realizar la trituración del
rajón y para obtener la mayor área de influencia posible (Figura 7).
𝐸𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 =𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎
𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑠𝑡𝑜𝑛=
610 𝑚𝑚
50 𝑚𝑚= 12.2 ≅ 12
(3)
Figura 6
Relación de similitud placas de carga y pistón CBR
32
La escala manejada es 1: 12, por lo tanto, las partículas se trituraron de tal forma que su
mayor dimensión fuera 2.5 cm que equivalen a 30 cm, la cual es la máxima dimensión que puede
tener una partícula de rajón como se muestra en la ecuación 4.
𝑥
30𝑐𝑚=
1
12
(4)
𝑥 = 30𝑐𝑚
12= 2.5 𝑐𝑚
Las partículas se someten a un proceso de trituración para obtener las dimensiones
planteadas (Figura 7), se busca que conserven su estructura y se asemejen con la mayor parte de
factores de similitud posibles para que sean comparables.
Figura 7
Trituración de Rajón de concreto reciclado (RCR)
Nota. El proceso de trituración se realizó de manera manual.
33
Figura 8
a) Partícula de rajón de concreto reciclado. b) Partícula de rajón de concreto reciclado a escala
reducida.
Nota. Se muestran las partículas de rajón en tamaño real y a escala.
Morfometría de las partículas
Se compara la forma, esfericidad y redondez de las partículas de rajón de concreto
reciclado (RCR) y de las partículas de rajón de concreto reciclado escaladas (RCRe). Para el
estudio se tomaron 10 partículas de RCR y 20 partículas de RCRe, con el fin de encontrar las
diferencias o similitudes que se pueden presentar en este aspecto debido a la escala de reducción.
La esfericidad se halló mediante el método de Krumblein y el método de Rilley para tener una
aproximación más exacta, la redondez se calculó con el Método de Wentworth. Para la aplicación
de los métodos se tomaron fotografías a las partículas de RCR y RCRe desde una altura definida,
con un fondo cuadriculado de 10cm x 10cm y 1cm x 1cm respectivamente (Figura 8).
En la carta de comparación visual para redondez y esfericidad (Figura 9), se observa que
las partículas se pueden clasificar como muy anguloso hasta bien redondeado, mediante la
aplicación del método de Wentworth se clasifican todas las partículas como muy angulosas, es
lógico al manejar un agregado de concreto reciclado sometido a trituración.
a) b)
34
Figura 9
Carta de comparación visual para redondez y esfericidad de Powers, 1953.
Nota. Adaptado de Stow, 2003
Partículas de rajón de concreto reciclado (RCR). Para la esfericidad del rajón de
concreto reciclado (RCR) se estudiaron 10 partículas de las cuales 2 se muestran como ejemplo
(Figura 10), correspondiente a la partícula N° 3 y N° 5.
Figura 10
a) Esfericidad de la partícula N° 3 b) Esfericidad de la partícula N°5
Nota. Elaboración en AutoCAD. Cuadrícula y dimensiones en centímetros.
a) b)
35
Para la redondez del rajón de concreto reciclado (RCR) se estudiaron 10 partículas de las
cuales 2 se muestran como ejemplo (Figura 11), correspondiente a la partícula N° 9 y N°10.
Figura 11
a) Redondez de la partícula N°9 b) Redondez de la partícula N°10
Nota. Elaboración en AutoCAD. Cuadrícula y dimensiones en centímetros.
Partículas de Rajón de Concreto Reciclado a Escala Reducida (RCRe). Para la
esfericidad del rajón de concreto reciclado escalado (RCRe) se estudiaron 20 partículas de las
cuales 2 se muestran como ejemplo (Figura 12), correspondiente a la partícula N° 2 y N°14.
Figura 12
a) Esfericidad de la partícula N° 2 b) Esfericidad de la partícula N°14
Nota. Elaboración en AutoCAD. Cuadrícula y dimensiones en centímetros.
a) b)
a) b)
36
Para la redondez del rajón de concreto reciclado escalado (RCRe) se estudiaron 20
partículas de las cuales 2 se muestran como ejemplo (Figura 13), correspondiente a la partícula N°
4 y N°14.
Figura 13
a) Redondez de la partícula N° 4 b) Redondez de la partícula y N°14
Nota. Elaboración en AutoCAD. Cuadrícula y dimensiones en centímetros.
Ensayos de Laboratorio
Mediante las especificaciones de la Norma INV E 2013 se realizó la caracterización del
agregado, el cual corresponde a rajón de concreto reciclado triturado. Para una muestra
representativa de RCRe se realizaron los ensayos de granulometría, alargamiento y aplanamiento
y caras fracturadas como de muestra en la Figura 14.
a) b)
37
Figura 14
a) Alargamiento b) Aplanamiento c) Partícula con 1 cara fracturada d) Partículas con 2 o más
caras fracturadas
Para una muestra de RCRe, se tomó el peso seco al horno, el peso saturado
superficialmente seco y el peso sumergido para determinar las densidades de la muestra
representativa de las partículas en estudio (Figura 15).
a) b)
c) d)
38
Figura 15
Partículas SSS
Nota. Secado de partículas de RCRe
En la Figura 16 se observa cómo se obtuvo la densidad de las partículas de RCR teniendo
en cuenta el principio de Arquímedes. Primero se calcula el volumen sumergiendo las partículas
en un tanque de vidrio graduado registrando el volumen antes y después de sumergirlas,
posteriormente se halla el peso SSS a cada partícula para finalmente calcular la densidad y
absorción a cada partícula.
Figura 16
Densidad de partículas de RCR
Nota. Aplicación Principio de Arquímedes para hallar volumen de una partícula
39
Caracterización del Subsuelo
Investigación del Subsuelo
Para evaluar las características geotécnicas de la subrasante donde se construyeron las
vías, se realizaron cinco (5) apiques en la zona del proyecto, de los cuales tres (3) coincidieron
con la vía y dos (2) se realizaron en la parte posterior del predio; este se localiza en la carrera 4
con calle 18ª del barrio Samarkanda del municipio de Funza, como se indica en la Figura 17 y 18.
Figura 17
Ubicación del Predio
Nota. Imagen elaborada a partir de Esri Map
40
Figura 18
Ubicación de Apiques
Cada uno de los cinco apiques tuvieron una profundidad de 90 cm desde la superficie del
terreno, teniendo en cuenta que la excavación para la estructura de la vía se realizó con la misma
profundidad, encontrando la subrasante de la estructura de pavimento a los 90 cm.
Por cada apique realizado, se tomaron 3 muestras a 0.30m, 0.60m y 1.0m
respectivamente, (Figura 23) para sus posteriores ensayos de laboratorio, finalmente se hincó un
molde de 6” de diámetro a 90 cm de profundidad por cada apique (Figura 19, 20, 21 y 22) con el
fin de obtener las muestras inalteradas de la subrasante, a dos de las cuales se le realizaron ensayo
de CBR (Inalterado y Sumergido) y a las tres muestras restantes las correspondientes
modificaciones con RCRe.
41
Figura 19
a) Apique 1. b) Apique 2.
Figura 20
a) Apique 3. b) Apique 4. c) Apique 5.
a) b)
a) b) c)
42
Figura 21
a) Hincado del molde en la subrasante del Apique 1 b) Hincado del molde en la subrasante del
Apique 2.
Figura 22
a) Extracción de muestra del Apique 1. b) Extracción de muestra del Apique 2.
a) b)
a) b)
43
Figura 23
Muestras alteradas e inalteradas
Nota. En la imagen se muestran las 3 muestras alteradas a 0,3m, 0.6, y 1m que se obtuvieron de cada
apique junto la muestra inalterada en el molde obtenida a 0.9 m.
Ensayos de Laboratorio
Sobre una cantidad representativa de las tres muestras de cada apique, se realizaron las
pruebas de laboratorio con el objetivo de determinar las propiedades físicas y mecánicas de los
suelos según la norma INVIAS 2013. Se realizó granulometría por tamizado (Figura 24),
granulometría por Hidrómetro (Figura 25), límites de consistencia (Figura 26) y azul de metileno
(Figura 27).
44
Figura 24
a) Lavado por tamiz N°200 b) Granulometría por tamiz N°4,10, 16, 30, 40,100 y 200.
Figura 25
Hidrometría y gravedad específica de muestras inalteradas.
a)
b)
45
Figura 26
a) Límite líquido. b) Muestras de límite líquido y limite plástico.
Figura 27
a) Resultado de coloración AP-4 M1. b) Resultado de coloración AP-3. M2 c) Azul de metileno
a) b)
a) c)
b)
46
Clasificación SUCS y AASHTO
Se llevó a cabo la clasificación del suelo con el sistema de clasificación unificada de
suelos (SUCS) y el sistema de clasificación de la AASHTO, ya que son los sistemas más usados.
Según el sistema de clasificación de la AASHTO, las muestras clasificaron dentro del grupo A-7-
5 Y A-7-6, los cuales se denominan materiales limo-arcillosos. Según el SUCS, en la carta de
plasticidad (Figura 28), las muestras dos (M-2) de los Apiques 3,4 y 5, y la muestra uno (M-1)
del Apique 3 clasificaron como limo de alta plasticidad (MH), la muestra tres (M-3) del Apique 2
como limo de baja plasticidad (ML), y las muestras tres (M-3) de los Apiques 3,4 y 5 como
arcillas de alta plasticidad (CH), tal como se muestra en la Figura 30, las siete muestras restantes
se describieron visualmente ya que no presentaron límites de consistencia.
Figura 28
Carta de plasticidad sistema SUCS.
Nota. Imagen elaborada a partir de la carta de plasticidad de Casagrande.
47
CBR Inalterado
Para determinar la resistencia de la subrasante se realizaron dos ensayos de Relación de
Soporte CBR, en estado natural y sumergido (Correspondiente a la Norma I.N.V.E 148 del
INVIAS) mediante la toma de muestras en cilindros de 6" de diámetro tomados en campo, para
los Apiques 1 y 5 y su posterior ensayo en el laboratorio (Figura 29).
Figura 29
a) Ensayo CBR inalterado Apique 5 b) Ensayo CBR inalterado Apique 1
Perfil Estratigráfico General
Revisando en detalle los resultados de los trabajos de campo y laboratorio, todos los
suelos reportados superficialmente en los cinco (5) apiques realizados corresponden a materiales
limo arcillosos, dispuestos sobre la formación Sabana (Q1sa). Formación compuesta básicamente
de limos orgánicos y limos arcillosos arenosos, color caramelo oscuro, con raíces finas y
a) b)
48
consistencia blanda, lo que permite identificar que el suelo es de mala calidad para trabajarlo
como subrasante.
El perfil estratigráfico típico se puede observar en detalle en el siguiente perfil
estratigráfico longitudinal:
Figura 30
Perfil estratigráfico longitudinal de la zona de estudio
Muestra
No. Muestra Profundidad (m) USCS AASHTO
M-3 0.20 - 0.30
Limo café oscuro; vetas de óxidos,
humedad alta;plasticidad baja, Olor
ninguno, Materia orgànica sin indicios,
Compacidad blando.
63.9 - -
M-2 0.50 - 0.60
Limo café, humedad muy alta,
plasticidad baja, Olor ninguno, Materia
orgànica sin indicios, Compacidad
blando.
121.1 - -
M-1 0.90 - 1.00
Limo café oscuro, humedad muy alta,
plasticidad baja, olor ninguno, Materia
orgànica sin indicios, Compacidad
blando.
119.3 - -
M-1 0.20 - 0.30
Limo café oscuro; vetas de óxidos,
humedad alta, plasticidad baja, Olor
ninguno, Materia orgànica sin indicios,
Compacidad blando.
66.2 - -
M-2 0.50 - 0.60
Limo café, humedad muy alta;plasticidad
baja, Olor ninguno, Materia orgànica sin
indicios, Compacidad blando.
116.7 - -
M-3 0.90 - 1.00
Limo café, humedad muy alta,
plasticidad baja, Olor ninguno, Materia
orgànica sin indicios, Compacidad
blando.
101.8 ML A-7-5 (14)
M-1 0.20 - 0.30
Limo café oscuro; humedad alta,
plasticidad baja, Olor ninguno, Materia
orgànica sin indicios, Compacidad
blando.
70.3 MH A-7-5 (21)
M-2 0.50 - 0.60
Limo café claro, humedad muy alta,
plasticidad baja, Olor ninguno, Materia
orgànica sin indicios, Compacidad
blando.
127.7 MH A-7-5 (12)
M-3 0.90 - 1.00Arcilla amarillo claro, humedad alta,
plasticidad alta, consistencia blanda.56.9 CH A-7-5 (52)
AP-3
Ilustracion Descripcion Wn( %)Clasificacion
AP-1
AP-2
Apique
49
Nota. Las ilustraciones fueron tomadas del registro fotográfico perteneciente a cada apique.
M-1 0.20 - 0.30
Limo café oscuro; humedad
alta;plasticidad baja, Olor ninguno,
Materia orgànica sin indicios,
Compacidad blando.
73.9 - -
M-2 0.50 - 0.60
Limo café claro, humedad muy alta,
plasticidad baja, Olor ninguno, Materia
orgànica sin indicios, Compacidad
blando.
118.6 MH A-7-5 (20)
M-3 0.90 - 1.00Arcilla amarilla; humedad alta,
plasticidad alta, consistencia blanda.56.4 CH A-7-6 (31)
M-1 0.20 - 0.30
Limo café oscuro; humedad alta,
plasticidad baja, Olor ninguno, Materia
orgànica sin indicios, Compacidad
blando.
73.3 - -
M-2 0.50 - 0.60
Limo café claro, humedad muy
alta;plasticidad baja, Olor ninguno,
Materia orgànica sin indicios,
Compacidad blando.
123.7 MH A-7-5 (18)
M-3 0.90 - 1.00Arcilla amarilla y blanca; humedad alta,
plasticidad alta, consistencia blanda.54.3 CH A-7-6 (32)
AP-4
AP-5
50
Verificación de Condiciones del Mejoramiento de la Subrasante
Mejoramiento con RCR
En la Tabla 3 se calculó el volumen total del mejoramiento del caso de estudio teniendo
en cuenta la longitud de los tramos, el espesor y el ancho de la vía.
Tabla 3
Volumen disponible para el mejoramiento en el caso de estudio
En la trazabilidad de materiales se encuentra el volumen de RCR reportado en la obra:
Tabla 4
Trazabilidad de materiales proporcionado por la Obra
Nota. Adaptado de Consorcio Vía Funza
En el Apéndice A se encuentra la densidad de las partículas de RCR obtenida en
laboratorio, en promedio la densidad es 2100 kg/m3, se obtiene el peso en kg del material
mediante un despeje de la fórmula de densidad, ecuación 5:
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 =𝑚𝑎𝑠𝑎
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛
(5)
Tramo Longitud (m) Ancho (m) Espesor (m) Volumen (m3)
1 317.6 7.08 0.3 674.6
2 460 7.35 0.3 1014.3
3 175 8.2 0.3 430.5
4 112.85 7.06 0.3 239
5 65.63 9.01 0.3 177.4
6 163.4 8.12 0.3 398
7 110 8.04 0.3 265.3
3199.2Volumen disponible para mejoramiento (m3)
51
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑜 = 3134.88 𝑚2
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑅𝐶𝑅 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 2100 𝑘𝑔
𝑚3
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑅𝐶𝑅 = 6,583,248 𝑘𝑔
De acuerdo con la revisión de la trazabilidad de materiales del estudio de caso se encontró
el volumen de RCR reportado en la ejecución de la obra, pero el peso del RCR usado fue
calculado mediante la suma del peso registrado en los vales de entrega de material.
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑅𝑒𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑅𝐶𝑅 = 4,845,270.5 𝑘𝑔
Por lo tanto, el volumen real del mejoramiento es aproximadamente el 72.1 % del
volumen disponible para el mejoramiento.
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑅𝑒𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑒𝑗𝑜𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 2307.27 𝑚2
Ajustes para Modelación del Mejoramiento con RCRe
Para el modelo se manejaron tres porcentajes diferentes variando el 10% respecto al
mejoramiento real, por lo tanto, se usó un mejoramiento del 60%, 70% y 80% para evaluar el
incremento de la capacidad de soporte del suelo y posteriormente la relación beneficio-costo con
los tres escenarios.
Teniendo en cuenta el diámetro del molde y el espesor del mejoramiento se calculó el
volumen total de la capa de mejoramiento compacto, ecuación 6.
𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 15.24 𝑐𝑚
𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑒𝑗𝑜𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑎 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎 = 2.5 𝑐𝑚
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑜 =𝜋 ∗ 15.242
4∗ 2.5 = 456.03 𝑐𝑚3 (6)
En la Figura 31 se observa el modelo físico típico que se realizó por cada mejoramiento.
52
Figura 31
Modelo físico a escala reducida
Nota. Se muestra el prototipo del modelo con una muestra de suelo inalterada y una capa de mejoramiento de RCRe.
Basados en el volumen total se calcularon los volúmenes correspondientes para cada
mejoramiento.
𝑀𝑒𝑗𝑜𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 60% 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 273.6 𝑐𝑚3
𝑀𝑒𝑗𝑜𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 70% 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 319.2 𝑐𝑚3
𝑀𝑒𝑗𝑜𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 80% 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 364.8 𝑐𝑚3
En el apéndice A, se presenta la densidad del RCRe, obtenida en laboratorio la cual
corresponde a 2.1 g/cm3, mediante esta se encontró la masa correspondiente para cada porcentaje
despejando esta variable en la fórmula de densidad.
53
𝑀𝑒𝑗𝑜𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 60% 𝑀𝑎𝑠𝑎 = 273.6 𝑐𝑚3 ∗ 2.1 𝑔
𝑐𝑚3 = 574.5 𝑔
𝑀𝑒𝑗𝑜𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 70% 𝑀𝑎𝑠𝑎 = 319.2 𝑐𝑚3 ∗ 2.1 𝑔
𝑐𝑚3 = 670.3 𝑔
𝑀𝑒𝑗𝑜𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 80% 𝑀𝑎𝑠𝑎 = 364.8 𝑐𝑚3 ∗ 2.1 𝑔
𝑐𝑚3 = 766.1 𝑔
A continuación se presenta el procedimiento para realizar los mejoramientos, inicialmente
se pesó la masa que le corresponde a cada porcentaje, se enrasó 2.5 cm para quitar el suelo
contaminado y darle espacio al RCRe, se colocaron cuidadosamente las partículas sobre la
muestra de suelo de manera que se acomodaran lo más parejas posibles, se llevaron a la Máquina
Universal para aplicar una fuerza con el pistón de penetración, se retiraron las partículas con el
fin de observar el daño provocado en el suelo y se extrajo la muestra para conocer el suelo y
medir el espesor de las capas. Como se observa en las Figuras 32, 33 y 34.
a
)
54
Figura 32
AP-2 Mejoramiento de RCRe 60 %. a) Masa de las partículas 575g, b) Molde de la muestra de
suelo, c) Molde del suelo con el mejoramiento aplicado, d) Penetración de la muestra con la Maquina
Universal, e) Daño visual de la muestra posterior a la penetración, f) Muestra de suelo extraída del
molde.
a)
c
) b
)
b) c)
d) f) e)
55
Figura 33
AP-3 Mejoramiento de RCRe 70 % a) Masa de las partículas 670 g., b) Molde de la muestra de
suelo, c) Molde del suelo con el mejoramiento aplicado, d) Penetración de la muestra con la Maquina
Universal, e) Daño visual de la muestra posterior a la penetración, f) Muestra de suelo extraída del
molde.
a
)
a)
d) e)
c) b)
f)
56
Figura 34
AP-4 Mejoramiento de RCRe 80 % % a) Masa de las partículas 766.1 g., b) Molde de la muestra
de suelo, c) Molde del suelo con el mejoramiento aplicado, d) Penetración de la muestra con la Maquina
Universal, e) Daño visual de la muestra posterior a la penetración, f) Muestra de suelo extraída
del molde.
Módulo Resiliente
El módulo resiliente, parámetro necesario para el modelamiento de elementos finitos, se
calcula a partir del porcentaje de CBR obtenido de los ensayos en un escenario inalterado y
sumergido, expresado en Mpa y Psi, como se muestra en la Tabla 5.
𝑀𝑅 = 10 ∗ 𝐶𝐵𝑅 [𝑀𝑃𝑎] (7)
𝑀𝑅 = 1500 ∗ 𝐶𝐵𝑅 [𝑃𝑠𝑖] (8)
f
)
e
)
a) c) b)
d) e) f)
57
Tabla 5
Módulo elástico de los suelos
De acuerdo con los valores obtenidos de módulo resiliente se valida la clasificación del
suelo de los Apiques 1 y 5, los cuales clasifican como limo y arcilla respectivamente (Figura 35).
Figura 35
Rangos de valores de Modulo elástico para suelos
Nota. Tomado de Foundation Analysis and Design, Bowles, p. 125
Relación de Poisson
La relación de Poisson o coeficiente de Poisson es un parámetro necesario al igual que el
módulo de elasticidad para el modelamiento de elementos finitos, de acuerdo con la clasificación
Muestra CBR (%) E (Mpa) E (Psi)
AP-5 inalterado
(Arcilla)1.7 17 2550
AP-5 Sumergido
(Arcilla)1 10 1500
AP-1 inalterado
(Limo)0.9 9 1350
AP-1 Sumergido
(Limo)1 10 1500
58
del suelo en el Apique 1 como limo de alta plasticidad (MH) y del Apique 5 como arcilla de alta
plasticidad (CH), para la arcilla se toma una relación de Poisson de 0.45 y para el limo una relación
de Poisson de 0.325 (Figura 36).
Figura 36
Rangos de valores de coeficiente de Poisson para suelos
Nota. Tomado de Foundation Analysis and Design, Bowles, p.123.
Método Ivanov
Para determinar el módulo elástico equivalente entre la subrasante existente y el material
de mejoramiento de RCRe, se utilizará la ecuación de IVANOV. El mejoramiento se determina
considerando como hipótesis que el material de mejoramiento, es decir, el RCRe tendrá un CBR
como mínimo del 6% para el modelo 2, 8% para el modelo 3 y 10% para el modelo 4. Esta
hipótesis se realiza en base a una relación lineal donde se considera que el CBR aumenta en
proporción al mejoramiento.
Mediante el uso de la ecuación 9 y 10, se muestra cómo se obtiene el módulo de
elasticidad equivalente para el modelo 2. En la Tabla 6 se indican los módulos de elasticidad
equivalente para cada modelo.
59
(9)
(10)
Módulo Elástico de la subrasante Esb = 1.2 *10 = 12 Mpa = 122.4 kg/cm2
Módulo Elástico del mejoramiento Emej = 6 * 10= 60 Mpa = 612 kg/cm2
Espesor del mejoramiento hmej = 30 cm
Radio del área de carga = 15 cm
𝑛 = √612
122.4
2.5
= 1.90
𝐸𝑒𝑞 =122.4
1 −2𝜋 (1 −
11.903.5) tan−1 (1.90
302 ∗ 15
)= 321.6
𝑘𝑔𝑐𝑚2⁄
Tabla 6
Módulo de elasticidad equivalente
a (cm) Esub (kg/cm2) Emej (kg/cm
2) n h (cm) Eeq (kg/cm
2) Eeq (kPa)
Modelo 2 15 122.4 612 1.90 30 321.6 31536.2
Modelo 3 15 122.4 816 2.14 30 371.6 36438.9
Modelo 4 15 122.4 1020 2.34 30 413.9 40590.7
60
Modelación
Una vez establecidos todos los parámetros experimentalmente, se procede a calibrar el
modelo virtual con los escenarios planteados utilizando el software Sigma de GeoStudio 2021
versión estudiantil.
Propiedades de los Materiales y Geometría
Teniendo en cuenta las dimensiones de los modelos físicos, como diámetro, altura del
molde y el espesor del suelo y del mejoramiento, se calibran 4 modelos virtuales (Tabla 7), en la
definición de materiales se usa un módulo de elasticidad equivalente para el mejoramiento de
RCRe y el limo, para la arcilla se utiliza el módulo elástico calculado a partir del ensayo CBR.
Tabla 7
Parámetros utilizados en el programa Sigma para cada Modelo
Condiciones de Borde
Se establecen las condiciones de borde en la geometría de cada modelo limitando la
deformación en sus fronteras. Para la aplicación del esfuerzo, se utilizó las condiciones de borde
en la categoría de esfuerzo normal teniendo en cuenta el diámetro del pistón de la maquina
universal y la magnitud aplicada en los ensayos.
Peso Unitario
(g/cm3)
Peso Unitario
(KN/m3)
Relación
de
Poisson
Módulo de
Elasticidad
(kPa)
Modelo 1
(0%)Limo 1.34 13.15 0.325 12000
RCRe 2.1 20.60 0.15 60000
Limo 1.34 13.15 0.325 12000
RCRe 2.1 20.60 0.15 80000
Limo 1.34 13.15 0.325 12000
Arcilla 1.74 17.07 0.45 17000
RCRe 2.1 20.60 0.15 100000
Limo 1.34 13.15 0.325 12000
Arcilla 1.74 17.07 0.45 17000
12000
Modelo 2
(60%)31536
Modelo 3
(70%)
36439
17000
Modelo 4
(80%)
40591
17000
MejoramientoMódulo de elasticidad
Equivalente (Kpa)
61
En las Figuras 37, 38, 39 40 y 41, se muestran los esquemas de los modelos definidos.
Figura 37
Modelo 1, Sin mejoramiento
62
Figura 38
Modelo 2, mejoramiento del 60% de RCRe
63
Figura 39
Modelo 3, mejoramiento del 70% de RCRe
64
Figura 40
Modelo 4, mejoramiento del 80% de RCRe
65
Figura 41
Modelo a escala real, sin mejoramiento
66
Figura 42
Modelo a escala real, con mejoramiento del 70% de RCR
67
Resultados y Análisis
De acuerdo con los objetivos planteados se desarrolló la metodología para caracterizar los
materiales involucrados en el modelo físico propuesto, de esta manera se obtienen resultados
experimentales que permiten calibrar un modelo virtual con los escenarios previamente
determinados. A continuación, se presentan los resultados de los ensayos de caracterización:
Caracterización de Partículas RCR y RCRe
Según los resultados obtenidos por el método de Krumblein y Riley, la esfericidad de las
partículas de RCR se encuentran dentro de un rango de 0.56-0.88 y en promedio un valor de 0.74
que indica que las partículas son equidimensionales o ecuantes (Tabla 8 y 9), es decir tienden a
ser esféricas.
Tabla 8
Esfericidad por el método de Krumblein, partículas RCR
N° L (cm) I (cm) S (cm)
1 24 16 13 0.71 Sub-Equidimensional
2 23 16 12 0.71 Sub-Equidimensional
3 21 20 15 0.88 Muy equidimensional
4 22 21 14 0.85 Muy equidimensional
5 30 20 15 0.69 Forma intermedia
6 23 15 12 0.7 Sub-Equidimensional
7 19 12 8 0.64 Sub-alargado
8 25 14 11 0.63 Alargado
9 30 18 9 0.56 Muy alargado
10 19 18 11 0.82 Muy equidimensional
Clasificación
68
Tabla 9
Esfericidad por el método de Riley, partículas RCR
La redondez de las partículas de RCR tiende a ser muy baja, las partículas se clasifican
como angulosas según los resultados obtenidos (Tabla 10), esto debido a que son partículas de
concreto fracturados en campo.
Tabla 10
Redondez por el método de Wentworth, partículas RCR.
La esfericidad de las partículas de RCRe es muy equidimensional (Tabla 11 y 12) es decir
que todas las dimensiones de sus lados son aparentemente iguales, similar a las partículas de RCR,
por lo tanto, existe similitud en la esfericidad después de un proceso de trituración al escalar.
N°Diámetro
Inscrito (Di)
Diámetro
Circunscrito
(Dc)
Diámetro
Inscrito (Di)
Diámetro
Circunscrito
(Dc)
E1 E2
1 9.9 18.05 11.88 20 0.74 0.78 0.76 Equidimensional
2 10.02 30.7 20.01 31 0.57 0.8 0.68 Forma Intermedia
3 10.19 25.47 13.65 26 0.63 0.72 0.68 Forma Intermedia
4 9.69 20.02 11.97 20 0.7 0.78 0.74 Equidimensional
5 15.09 25.24 13.84 25 0.77 0.75 0.76 Muy equidimensional
6 15.5 35.27 20.25 34 0.66 0.77 0.72 Equidimensional
7 15.2 22.55 17.21 23 0.82 0.87 0.84 Muy equidimensional
8 16.36 22.9 16.9 25 0.85 0.82 0.83 Muy equidimensional
9 15.59 24.26 15.43 24 0.8 0.81 0.8 Muy equidimensional
10 14.18 26.55 15.97 24 0.73 0.82 0.78 Muy equidimensional
Clasificación
N° A B r A B r R1 R2
1 16.93 10.56 0.69 18.7 13.16 0.87 0.1 0.11 Anguloso
2 30.56 10 0.82 31.2 21.82 0.69 0.08 0.05 Anguloso
3 25.6 9.5 0.5 25.4 14.2 0.52 0.06 0.05 Anguloso
4 19.84 9.87 0.28 19.5 14.14 0.27 0.04 0.03 Anguloso
5 24.67 15.56 0.45 24.6 14.81 0.53 0.04 0.05 Anguloso
6 34.03 17.88 0.46 33 22.74 0.45 0.04 0.03 Anguloso
7 22.38 16.11 0.33 22.1 20.2 0.47 0.03 0.04 Anguloso
8 21.3 18.96 0.6 23.8 19.29 0.34 0.06 0.03 Anguloso
9 24 16.44 0.3 23 16.72 0.45 0.03 0.05 Anguloso
10 26.13 14.57 0.34 24.1 16.33 0.6 0.03 0.06 Anguloso0.05
Clasificación
0.03
0.05
0.03
0.04
0.05
0.04
0.1
0.07
0.05
69
Tabla 11
Esfericidad por el método de Krumblein, partículas RCRe.
N° Partícula L (cm) I (cm) S (cm)
1 2.6 2.5 1.8 0.87 Muy equidimensional
2 2.5 2.4 1.2 0.77 Muy equidimensional
3 2.6 2.5 1.6 0.84 Muy equidimensional
4 2.5 2 1.7 0.82 Muy equidimensional
5 2.5 2.3 1.8 0.87 Muy equidimensional
6 2.4 2.3 1.5 0.84 Muy equidimensional
7 2.5 2 1.5 0.78 Muy equidimensional
8 2.3 2 1.9 0.9 Muy equidimensional
9 2.5 1.6 1.5 0.73 Equidimensional
10 2.5 2.3 1.6 0.84 Muy equidimensional
11 2.5 1.9 1.5 0.77 Muy equidimensional
12 2.6 2.1 2 0.85 Muy equidimensional
13 2.5 1.7 1.5 0.74 Equidimensional
14 2.6 2.2 1.5 0.79 Muy equidimensional
15 2.6 2.5 2 0.9 Muy equidimensional
16 2.5 2.6 1.5 0.85 Muy equidimensional
17 2.6 2.4 1.8 0.86 Muy equidimensional
18 2.4 2.3 1.9 0.91 Muy equidimensional
19 2.7 2 1.5 0.74 Equidimensional
20 2.6 2 1.5 0.76 Muy equidimensional
Clasificación
70
Tabla 12
Esfericidad por el método de Riley, partículas RCRe
Las partículas de RCRe son muy angulosas según los resultados (Tabla 13), por ende, su
redondez es muy baja, similar a las partículas sin escalar por lo tanto existe similitud en la
redondez después de un proceso de trituración al escalar las partículas.
N° PartículaDiámetro
Circunscrito (Dc)
1 2.12 2.85 0.86 Muy equidimensional
2 1.85 2.96 0.79 Muy equidimensional
3 1.98 2.67 0.86 Muy equidimensional
4 2.06 2.99 0.83 Muy equidimensional
5 2.02 3.27 0.79 Muy equidimensional
6 2.22 2.99 0.86 Muy equidimensional
7 1.84 3.03 0.78 Muy equidimensional
8 1.85 3.07 0.78 Muy equidimensional
9 1.82 3.14 0.76 Muy equidimensional
10 1.66 2.85 0.76 Muy equidimensional
11 1.74 2.94 0.77 Muy equidimensional
12 1.72 2.85 0.78 Muy equidimensional
13 1.76 2.67 0.81 Muy equidimensional
14 1.67 2.52 0.81 Muy equidimensional
15 2.03 2.94 0.83 Muy equidimensional
16 2.24 2.71 0.91 Muy equidimensional
17 2.00 2.75 0.85 Muy equidimensional
18 2.02 2.66 0.87 Muy equidimensional
19 1.84 2.49 0.86 Muy equidimensional
20 1.81 2.87 0.79 Muy equidimensional
Diámetro
Inscrito (Di)Clasificación
71
Tabla 13
Redondez por el método de Wentworth, partículas RCRe
En la Figura 43 y 44 se observa el rango de confiabilidad entre el límite superior y el
límite inferior, definido por dos desviaciones estándar a partir de la media, este intervalo indica
que la mayoría de las partículas RCR y RCRe son semejantes, por lo tanto, se asume que se van a
comportar de manera similar en la aplicación del mejoramiento a escala reducida.
N° Partícula B r
1 2.08 0.04 0.03 Muy anguloso
2 1.91 0.14 0.11 Muy anguloso
3 2.26 0.04 0.03 Muy anguloso
4 2.34 0.17 0.13 Muy anguloso
5 2.17 0.07 0.05 Muy anguloso
6 2.43 0.09 0.07 Muy anguloso
7 2.14 0.05 0.04 Muy anguloso
8 2.06 0.13 0.1 Muy anguloso
9 2.19 0.05 0.04 Muy anguloso
10 1.77 0.08 0.07 Muy anguloso
11 2.04 0.05 0.04 Muy anguloso
12 1.76 0.07 0.06 Muy anguloso
13 2.11 0.08 0.07 Muy anguloso
14 1.86 0.07 0.06 Muy anguloso
15 2.54 0.08 0.06 Muy anguloso
16 2.63 0.1 0.07 Muy anguloso
17 2.17 0.11 0.09 Muy anguloso
18 2.42 0.08 0.06 Muy anguloso
19 2.01 0.09 0.08 Muy anguloso
20 1.8 0.07 0.06 Muy anguloso
2.88
2.48
2.48
2.74
3.01
3.01
2.98
3.12
2.84
2.98
2.73
3
2.6
2.9
3.24
2.61
2.36
2.88
A Clasificación
2.79
2.76
72
Figura 43
Intervalo de Confiabilidad de Esfericidad
Figura 44
Intervalo de Confiabilidad de Redondez
Según el análisis granulométrico de las partículas, de acuerdo a las ecuaciones 11 y 12 del
coeficiente de uniformidad y el coeficiente de curvatura calculado, la muestra de RCRe es mal
73
gradada ya que el Cu debe ser mayor a 4 para las gravas. Según la Figura 46, la curva se asemeja
al tipo I que representa un tipo de suelo en el que la mayoría de los granos son del mismo
tamaño.
La gradación de la muestra no es relevante ya que no hay ninguna especificación en la cual se
indique la distribución de partículas necesaria para un mejoramiento de subrasante, el tamaño de
estas partículas solo está regulado por el IDU. (Tabla 1)
Figura 45
Curva Granulométrica de partículas RCRe
𝐶𝑐 = 𝐷302
𝐷60 ∗ 𝐷10 (11)
𝐶𝑐 = 16𝑚𝑚2
18𝑚𝑚 ∗ 12𝑚𝑚= 1.18
𝐶𝑢 = 𝐷60
𝐷10
(12)
74
𝐶𝑢 = 18 𝑚𝑚
12𝑚𝑚= 1.5
Figura 46
Tipos de curva de distribución de tamaño de partículas
Nota. Tomado de Fundamentos de ingeniería Geotécnica, por B. M Das, 2015. p. 41
El Índice de alargamiento global es 10.2 y el índice de aplanamiento global es 9.3, lo cual
indica que las partículas son más alargadas que aplanadas y a la vez son poco alargadas y
aplanadas ya que la tendencia de su forma es más redondeada o equidimensional. El 98.9 % de
las partículas tiene dos o más caras fracturadas, esto es debido a que todas las partículas en
estudio fueron previamente trituradas, por lo tanto, el 100% de las partículas tenía 1 o más caras
fracturadas. En comparación al RCR existe una relación de similitud, ya que después de la
trituración todas las caras de las partículas se encuentran fracturadas (ver Apéndice A)
La porción tomada de las partículas de RCRe, tienen una densidad aparente de 2.54 g/cm3,
una densidad saturada superficialmente seca de 2.27 g/cm3 y una densidad seca al horno de 2.10
g/cm3, con una absorción del 8.2%, como se muestra en la Tabla 14, mientras que para las partículas
de RCR se determinó una densidad (SSS) de 2.1 g/cm3 y una absorción promedio de 2.5 %. (Tabla
15)
75
Al comparar las densidades de las partículas de RCRe y RCR, son muy similares ya que
la densidad promedio del RCRe, solamente aumenta un 8% respecto a la del RCR, por otra parte,
la absorción de las partículas de RCRe es 3 veces la absorción de las partículas de RCR, esto
hipotéticamente debido al proceso de trituración de las partículas.
Tabla 14
Densidad de las partículas de RCRe.
Tabla 15
Densidad de las partículas de RCR
En la Tabla 16 se presentan los desgastes por abrasión, el desgaste en las partículas RCRe
es 36%, mientras el desgaste de las partículas RCR es de 49%, esto se debe a que al agregado de
concreto reciclado ser triturado su composición tendrá mayor volumen de agregado natural.
N°Volumen
real (cm3)
Masa seca
(g)
Masa sss
(g)
Densidad
(g/cm3)
Absorción
(%)
1 1579.5 3391 3462 2.15 2.1
2 1654.7 3264 3332 1.97 2.1
3 2181.2 4212 4436 1.93 5.3
4 1805.1 3819 3900 2.12 2.1
5 3535 7580 7761 2.14 2.4
6 1429.1 2767 2822 1.94 2
7 902.6 1932 1983 2.14 2.6
8 1316.2 2925 2983 2.22 2
9 1880.3 4103 4189 2.18 2.1
10 902.6 1970 2014 2.18 2.2
Promedio 2.1 2.5
76
En la Sección 321-11 del IDU se encuentra que el desgaste máximo permitido es del 50%
para un material de mejoramiento, de esta manera se valida que el RCR y RCRe cumplen este
requisito.
Tabla 16
Desgaste por abrasión en la Máquina de los Ángeles.
Caracterización del Subsuelo
En la Figura 47 se muestra la variación de la humedad con la profundidad, el Apique 1 y
2 presentan un comportamiento similar donde la humedad es constante entre 0.6 y 1m de
profundidad, en los Apiques 3, 4 y 5 la humedad se incrementa a una profundidad de 0.6 m y
disminuye a una profundidad de 1 m. El comportamiento de cada muestra respecto al límite
líquido y límite plástico es similar, se observa que a 1m de profundidad la mayor parte de las
muestras presentaron límites, mientras que a una profundidad de 0.3m solo el AP-3 presenta
límites. El AP-3 M-3 presentó límite líquido mayor a la humedad natural por lo tanto se
encuentra en estado plástico, por el contrario, la humedad natural de las demás muestras es mayor
al límite líquido por consiguiente se encuentran en estado líquido.
RCRe 5029 3216 19 (3/4")
RCR 10140 5137 50 (2")
A
1
36
49
Material Ws (g) Ws N°200 (g) TMN Tipo de granulometría Desgaste (%)
77
Figura 47
Variación de humedad, limite líquido y limite plástico con la profundidad
En la Figura 48 se muestra la variación del valor de azul de metileno con la profundidad;
el Apique 1 y 2 presentan valores menores y constantes, el Apique 3 presenta un valor elevado a
una profundidad de 1 m, lo cual indica que tiene superficie especifica alta, por ende, una alta
presencia de arcilla, el Apique 4 y 5 presentan valores constantes hasta 0.6 m y más altos a 1m,
indicando también una superficie especifica alta con presencia de arcillas. Se observa que la
subrasante es similar ya que en cada profundidad los valores no presentan variaciones
significativas.
78
Figura 48
Variación del valor de azul de metileno con la profundidad
En la Figura 49 se muestra la variación del porcentaje pasa tamiz N°200 con la
profundidad; en todos los apiques se encontró un porcentaje de finos entre el 85% y 98%, lo cual
indica que el suelo está compuesto por partículas menores a 0.075 mm, es decir corresponden a
limos y arcillas.
79
Figura 49
Variación del porcentaje pasa tamiz N° 200 con la profundidad
En la granulometría por tamizado se lavó el material sobre el tamiz N° 200 ya que la
muestra contaba con muchos finos, al realizar el lavado se encontró que más del 80 % del
material era fino. Por lo tanto, se completó la curva mediante la granulometría por hidrómetro y
se obtuvo que el suelo es limoso y arcilloso. De acuerdo con la INV E 123 -13 los limos son
partículas cuyos diámetros están entre 0.075 y 0.005 mm y las arcillas entre 0.005 mm y 0.001
mm.
La determinación del límite líquido, el límite plástico y el índice de plasticidad son usadas
en los sistemas de clasificación ya que contribuye a la caracterización de la fracción fina del
suelo, en la Tabla 19 se identifican estos valores para cada muestra de suelo. (Ver apéndice A)
La superficie específica se calculó mediante el valor del Azul de metileno, de esta manera
fue posible caracterizar cada muestra para conocer a qué tipo de arcilla corresponde. (Tabla 17)
80
Tabla 17
Clasificación de arcillas mediante la superficie especifica.
Nota. La arcilla se puede clasificar en Caolinita (15 m2/g), Illita (50 m2/g), Montmorillonita (80 a 900 m2/g)
y halloysita (60 m2/g).
El resumen de las diferentes propiedades geotécnicas obtenidas de los ensayos de
laboratorio, junto con su clasificación (AASHTO Y SUCS) se puede observar en la Tabla 18.
81
Tabla 18
Resumen ensayos de laboratorio y clasificación de las muestras.
Los resultados del ensayo CBR presentaron una capacidad de soporte para el Apique 5 en
condición natural entre 1.7 % y 1.9% y en condición sumergida entre 1.0% y 1.2%, para el
Apique 1 en condición natural de 1 % y 1.4% y en condición sumergida el 1.2% y 1.6%. Los
valores de estos resultados de capacidad de soporte en los dos ensayos realizados son menores
que 3%, lo que indica que es necesario realizar un mejoramiento a la subrasante o reforzarla con
el fin de lograr una plataforma más estable según las especificaciones del INVIAS, este valor de
CBR es típico de los suelos lacustres de la Formación Sabana. En la Figura 50 y 51, se muestra
las gráficas de esfuerzo vs deformación de los Apiques 5 y 1.
No. MuestraProfundidad
(m)Wn (%) LL LP IP Wn/LP No 4 No 10 No 40
No
200USCS AASHTO
índice de
Grupo
M-3 0.20 - 0.30 63.9 NL NP NL-NP - 100 100 99 86 - - 0
AP-1 M-2 0.50 - 0.60 121.1 NL NP NL-NP - 100 100 99 95 - - 0
M-1 0.90 – 1.00 119.3 NL NP NL-NP - 100 100 98 91 - - 0
M-1 0.20 - 0.30 66.2 NL NP NL-NP - 100 100 98 89 - - 0
AP-2 M-2 0.50 - 0.60 116.7 NL NP NL-NP - 100 100 99 97 - - 0
M-3 0.90 – 1.00 101.8 49 40 9 2.5 100 100 99 94 ML A-7-5 14
M-1 0.20 - 0.30 70.3 60 45 15 1.6 100 100 99 92 MH A-7-5 21
AP-3 M-2 0.50 - 0.60 127.7 53 49 4 2.6 100 100 100 98 MH A-7-5 12
M-3 0.90 – 1.00 56.9 75 31 44 1.8 100 100 100 99 CH A-7-5 52
M-1 0.20 - 0.30 73.9 NL NP NL-NP - 100 100 99 94 - - 0
AP-4 M-2 0.50 - 0.60 118.6 58 45 13 2.6 100 100 100 96 MH A-7-5 20
M-3 0.90 – 1.00 56.4 53 26 27 2.2 100 100 100 98 CH A-7-6 31
M-1 0.20 - 0.30 73.3 NL NP NL-NP - 100 100 99 89 - - 0
AP-5 M-2 0.50 - 0.60 123.7 55 44 11 2.8 100 100 99 96 MH A-7-5 18
M-3 0.90 – 1.00 54.3 51 22 29 2.5 100 100 99 98 CH A-7-6 32
Apique Plasticidad Granulometría (% Pasa) Clasificación
82
Figura 50
Esfuerzo vs deformación CBR inalterado y sumergido Apique 5
Figura 51
Esfuerzo vs deformación CBR inalterado y sumergido Apique 1
En la Tabla 19 se presentan los CBR críticos y la expansión medida después de un
período de inmersión de 96 horas. La expansión del Apique 1 resulta negativa, caso particular
que se atribuye a que el suelo se compactó al ser hidratado y se puede evidenciar ya que la
83
capacidad de soporte es mayor en estado sumergido, comportamiento típico de suelos colapsables
que son geotécnicamente inestables.
Tabla 19
Resultados del ensayo CBR
Mejoramiento Aplicado a Modelos Físicos
Durante el ensayo de placa de carga estática se realizan cargas y descargas permitiendo
registrar las deformaciones en ambos casos (Figura 52), por lo tanto, la similitud con las
penetraciones hechas a escala reducida en la máquina universal es baja, ya que este equipo no
permite registrar deformaciones en las descargas, limitando el análisis de sus gráficas de
esfuerzo-deformación para la obtención de parámetros.
Con los resultados obtenidos al ensayar los modelos físicos con penetraciones en la
máquina universal, se grafica esfuerzo vs deformación de acuerdo a las gráficas que se obtienen
del ensayo placa de carga estática.
Al comparar las gráficas de los modelos físicos (Figura 53), se observa que los modelos
que cuentan con un mejoramiento de RCRe, requieren de un mayor esfuerzo para alcanzar una
deformación establecida de 13mm; el esfuerzo del modelo 2 aumentó un 135% con respecto al
esfuerzo del modelo 1, el esfuerzo del modelo 3 aumentó un 270% y el esfuerzo del modelo 4
aumentó un 500% para llegar a la deformación establecida.
Expansión (%)
Inalterado 1
Sumergido 1.2
Inalterado 1.7
Sumergido 1.2
CBR (%)
AP-1 -0.86
AP-5 6.87
84
Figura 52
Curva cargas y asientos del ensayo Placa de carga estática
Nota. Imagen tomada de norma NTL-357/98(pág. 7)
Figura 53
Esfuerzo vs Deformación de los modelos físicos
85
De las Curvas de Esfuerzo vs Deformación para cada mejoramiento se obtienen los
valores del Módulo de reacción en base al documento de la norma NLT 357/98, donde se indica
la fórmula para determinar el módulo de reacción, teniendo en cuenta el esfuerzo máximo a una
deformación predeterminada. (Tabla 20)
𝐾𝑠 =𝜎0
𝑠 (MN/𝑚3)
(13)
Tabla 20
Módulo de reacción
Mejoramiento Aplicado a los Modelos Virtuales
Al observar las gráficas de distribución de esfuerzos y deformaciones unitarias (Figuras
54-65) se puede analizar que el esfuerzo en el fondo del molde se disipa un 69% con respecto a la
superficie. Cuando se aplica un mejoramiento del 60% las deformaciones en la interface se
disipan un 17% respecto a la superficie, para un mejoramiento de 70% las deformaciones se
disipan 19% y 52% en la primera y segunda interface respectivamente y para un mejoramiento
del 80% las deformaciones se disipan 18% y 64% en la primera y segunda interface
respectivamente.
Al comparar las gráficas de los modelos Virtuales (Figura 66), se observa que los
modelos que cuentan con un mejoramiento de RCRe, requieren de un mayor esfuerzo para
alcanzar una deformación establecida de 13mm; el esfuerzo del modelo 2 aumentó un 140% con
Modelo Fisico Esfuerzo (Mpa) Deformacion (m) Ks(MN/m3)
M1 (0%) 0.168 0.0136 12.4
M2 (60%) 0.4 0.0136 29.4
M3 (70%) 0.68 0.0136 50.0
M4 (80%) 1.05 0.0136 77.2
86
respecto al esfuerzo del modelo 1, el esfuerzo del modelo 3 aumentó un 204% y el esfuerzo del
modelo 4 aumentó un 249% para llegar a la deformación establecida.
Figura 54
Distribución de esfuerzos totales verticales, Modelo 1
87
Figura 55
Distribución de esfuerzos totales verticales, Modelo 2
Figura 56
Distribución de esfuerzos totales verticales, Modelo 3
88
Figura 57
Distribución de esfuerzos totales verticales, Modelo 4
Figura 58
Distribución de esfuerzos totales verticales, Modelo a escala real sin mejoramiento
89
Figura 59
Distribución de esfuerzos totales verticales, Modelo a escala real con mejoramiento del 70% de RCR
Figura 60
Distribución de deformaciones unitarias verticales, Modelo 1
90
Figura 61
Distribución de deformaciones unitarias verticales, Modelo 2
Figura 62
Distribución de deformaciones unitarias verticales, Modelo 3
91
Figura 63
Distribución de deformaciones unitarias verticales, Modelo 4
Figura 64
Distribución de deformaciones unitarias verticales, Modelo a escala real sin mejoramiento
92
Figura 65
Distribución de deformaciones unitarias verticales, Modelo a escala real con mejoramiento del 70%
Figura 66
Esfuerzo vs Deformación de los modelos virtuales
93
De las Curvas de Esfuerzo vs Deformación para cada mejoramiento se obtienen los
valores del Módulo de reacción (Tabla 21).
Tabla 21
Módulo de reacción de los modelos virtuales
Generalmente los modelos físicos presentan un módulo de reacción 20% mayor respecto a
los modelos virtuales, sin embargo, el modelo físico 4 presentó un aumento del 60% respecto al
modelo virtual 4, y el modelo 2 presenta un comportamiento contrario con un 10% de módulo de
reacción mayor en el modelo virtual. En la Figura 67 se presenta la variación del módulo de
reacción para el modelo físico y el modelo virtual de cada mejoramiento.
Figura 67
Comparación del módulo de reacción Ks
Modelo Virtual Esfuerzo (Mpa) Deformacion (m) Ks(MN/m3)
M1 (0%) 0.14 0.0136 10.3
M2 (60%) 0.446 0.0136 32.8
M3 (70%) 0.565 0.0136 41.5
M4 (80%) 0.65 0.0136 47.8
94
Se realizó un modelo a escala real del ensayo de placa de carga, utilizando un
mejoramiento de 70% de RCR, en la Figura 68 se observa la curva esfuerzo vs deformación con
la cual se obtuvo un módulo de reacción de 57.1 MN/m3 para el modelo sin mejoramiento, y de
160 MN/m3 para el modelo con mejoramiento del 70% de RCR (Tabla 22). El módulo de
reacción del ensayo de placa a escala real aumentó 3 veces con respecto al modelo virtual a
escala reducida.
Figura 68
Esfuerzo vs Deformación del modelo de Placa de Carga a escala real
Tabla 22
Módulo de reacción del modelo de Placa de Carga a escala real
Modelo Virtual a
Escala Real
Esfuerzo
(Mpa)
Deformacion
(m)Ks(MN/m3)
Sin mejoramiento 0,04 0,0007 57,1
70% RCR 0,04 0,00025 160,0
95
Relación Beneficio Costo
Se analizó la relación beneficio costo del tramo 1 del caso de estudio, donde el precio por
metro cúbico de mejoramiento de RCR según el análisis de precios unitarios manejado en la obra
cuesta $72.131, dicho tramo tiene una longitud total de 318 m, ancho promedio de 7.08 m y
espesor de mejoramiento de 0.3 m. El beneficio se calculó a partir del módulo de reacción
obtenido de los modelos físicos a escala reducida.
La relación beneficio-costo se calculó a partir del escenario requerido mediante una
correlación entre el CBR de diseño usado en el caso de estudio (4.7%) y el módulo de reacción
que corresponde a 37 MPa/m según la Figura 69.
Figura 69
Correlación aproximada entre la clasificación de los suelos y los diferentes ensayos
Nota. Imagen tomada de Manual Centroamericano para Diseño de Pavimentos, Cap. 4.
A partir del módulo de reacción establecido se encuentra un porcentaje del 66% de RCR
para el mejoramiento de la subrasante, el cual presenta un coste de 32.1 millones (Figura 70).
96
Figura 70
Tendencia de costos y módulos para los mejoramientos.
Los resultados obtenidos (Tabla 23) indican que la relación beneficio-costo para el
Escenario 2 es menor a 1, por lo tanto, los costos son mayores a los beneficios y no se debe
considerar. Los Escenarios 3 y 4 presentan una relación mayor a 1, por lo tanto, los beneficios
son mayores a los costos, sin embargo, en este último el mejoramiento sobrepasa la capacidad de
soporte que debe tener una subrasante convirtiéndola en una capa equivalente a una subbase. La
mejor relación beneficio-costo la presenta el mejoramiento del 70%, convirtiéndose en el mejor
escenario a considerar, ya que el módulo de reacción es de 50 Mpa/m que equivale a un CBR de
8%. En la Figura 71 se puede observar la variación de los porcentajes de costo y beneficio para
cada escenario.
97
Tabla 23
Relación Beneficio-Costo del Tramo 1 del caso de estudio
Figura 71
Histograma de Beneficios y Costos
EscenarioMódulo de
Reacción (Mpa/m)
Volumen de
RCR (m3) Costo ($)
Beneficio
(%)
Costo
(%)B/C
Escenario 1 (0%RCR) 12.4 0 $0 33 0 0
Escenario 2 (60% RCR) 29.4 404.7 $29,194,982 79 91 0.37
Escenario Req (66% RCR) 37.0 445.2 $32,114,480 100 100 1
Escenario 3 (70% RCR) 50.0 472.2 $34,060,812 135 106 1.10
Escenario 3 (80% RCR) 77.2 539.7 $38,926,642 209 121 1.87
98
Conclusiones
De acuerdo con los resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio y la modelación de
elementos finitos se puede concluir lo siguiente:
Existe una alta similitud en cuanto a la morfometría de las partículas de RCR y RCRe, ya
que después de un proceso de escalamiento y trituración las partículas conservan las
características en forma, esfericidad y redondez.
Los resultados de los ensayos de laboratorio aplicados a las partículas de RCRe
demuestran la existencia de similitud con las partículas de RCR en parámetros como la densidad,
en características físicas como caras fracturadas, alargamiento y aplanamiento; por otra parte,
existe disimilitud en parámetros como absorción y desgaste por abrasión.
Los resultados de los ensayos realizados a las muestras de suelo, fueron útiles para
obtener los parámetros requeridos en el programa Sigma de Geo Studio versión estudiantil, que
permitió realizar un modelo calibrado con precisión en base a los modelos físicos.
Las penetraciones realizadas a los modelos físicos con el pistón en la máquina universal
no permiten tomar deformaciones en la descarga, por lo tanto, no existe similitud directa con la
prueba de placa. Sin embargo, con los datos obtenidos en la primera carga es posible encontrar el
módulo de reacción de la subrasante mejorada.
Se encontró un módulo de reacción de la subrasante para cada modelo virtual obtenido de
las curvas esfuerzo vs deformación. Al comparar estos resultados con los modelos físicos se
encontró en tres escenarios una variabilidad menor al 20% en el módulo de reacción, para el
ultimo escenario se presentó una diferencia del 60% donde el mayor valor se obtiene en el
modelo físico. Lo expuesto anteriormente permite concluir que no es factible estudiar el
comportamiento mecánico de una subrasante mejorada con RCRe a partir de un modelo virtual,
99
ya que la variabilidad en promedio es mayor al 25 % lo cual no permite obtener resultados
confiables.
Para dar respuesta a la pregunta de investigación se concluye que es viable simular el
comportamiento mecánico de una subrasante mejorada en modelos físicos a escala reducida, ya
que hubo comportamientos similares a los encontrados en una prueba de carga estática y se logró
obtener el módulo de reacción. Sin embargo, no es viable simular este comportamiento mediante
un modelo virtual a escala reducida y a escala real porque los valores del módulo de reacción
obtenidos difieren considerablemente y los datos generados por el programa no son tan precisos y
no permiten generar un módulo de reacción confiable.
La mejor relación beneficio-costo se obtuvo en el Escenario 3 con 70% de RCR, este
mejoramiento aplicado genera un CBR de 8% aproximadamente, teniendo en cuenta que la
norma establece un CBR mínimo de 3% vemos que cumple con los parámetros mínimos exigidos
haciéndolo el escenario más viable. Cualquier volumen de RCR aplicado mayor al 66% va a
generar un mejoramiento válido ya que aportará un módulo de reacción mayor al requerido, sin
embargo, no es recomendable aplicar un mejoramiento mayor al 70% ya que al exceder la
capacidad de soporte que se requiere para una subrasante se crean costos muy elevados e
innecesarios.
Se puede concluir que en el caso de estudio se utilizó apropiadamente el porcentaje de
RCR para el mejoramiento del tramo 1.
100
Recomendaciones
Se recomienda para futuras investigaciones, realizar una modificación al pistón de la
maquina universal para que sea posible tomar deformaciones en las descargas, con el fin de
realizar un mejor análisis a las gráficas de esfuerzo vs deformación para la obtención de
parámetros como módulo de reacción y rigidez.
Para la continuación de esta investigación en una segunda etapa se recomienda realizar el
ensayo de placa de carga estática en campo, para lograr simular el comportamiento en todos los
modelos virtuales a escala real y poder comparar los resultados.
Se invita a la universidad a seguir formando parte de investigaciones de modelación de
elementos finitos en programas similares a GeoStudio en el diseño y construcción de vías, ya que
estas investigaciones son fundamentales en el campo de la ingeniería civil.
101
Bibliografía
Bowles, J. (1961) Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil. 4 Ed. The McGraw-Hill
Companies. https://www.slideshare.net/DIEGOHUERFANO/manual-de-laboratorio-de-
suelos-en-ingenieria-civil-joseph-e-bowles
Bowles, J. (1996) Foundation Analysis and Design. 5 Ed. The McGraw-Hill Companies.
http://civilcafe.weebly.com/uploads/2/8/9/8/28985467/foundation_analysis_and_design-
_bowles_5ed_.pdf
Callejas, D. (2020). Evaluación entre dos mecanismos de mejoramiento aplicada al diseño de
pavimento de una vía ubicada en la ciudad de Bogotá, de la localidad de Teusaquillo calle
47 entre carrera 14 y carrera 14ª con civ 13001402 utilizando materiales de cantera y geo-
sintéticos. Universidad Militar Nueva Granada.
https://repository.unimilitar.edu.co/handle/10654/36448
Castaño, O. (2013). Gestión de residuos de construcción y demolición (RCD) en Bogotá:
perspectivas y limitantes. Tecnura, pp.121-129. ISSN 0123-921X.
http://www.scielo.org.co/scielo.php?pid=S0123921X2013000400010&script=sci_abstract
&tlng=es
Chibuzor, K., Bui, D., Nguyen, M., Ezugwu, C., Amhadi, T., Sosa, F., Wu, W., Ta, T., Orji,.F &
Alaneme, G. (2019). Experimental assessment of subgrade stiffness of lateritic soils
treated with crushed waste plastics and ceramics for pavement foundation. [Evaluación
experimental de la rigidez de la subrasante de suelos lateríticos tratados con residuos
plásticos triturados y cerámica para cimentación de pavimentos]. International Journal of
Low-Carbon Technologies , volumen 14, número 2, 187-204. https://academic-oup-
com.hemeroteca.lasalle.edu.co/ijlct/article/14/2/187/5380604?searchresult=1
102
Coronado, J. (2002) Manual Centroamericano para Diseño de Pavimentos. Agencia de los
Estados Unidos para el Desarrollo Internacional.
https://sjnavarro.files.wordpress.com/2008/08/manual-de-pavimentos.pdf
Especificación 413-18 IDU. Mejoramiento de la subrasante con material proveniente de
demolición de losas de concreto hidráulico https://www.idu.gov.co/page/especificaciones-
tecnicas-generales-de-materiales
Folk, R. (1974) Petrology of Sedementary Rocks. Hemphill Publishing Company Austin, Texas
https://repositories.lib.utexas.edu/handle/2152/22930
González, A. (1993) Módulo de reacción de subrasante en cimentaciones superficiales. Escuela
Colombiana de Ingeniería. https://www.scg.org.co/wp-content/uploads/MODULO-DE-
REACCION-DE-SUBRASANTE-K.pdf
Hajiannia, A., Dorobati, M., Kasaeian, S., & Baghbadorani, S. (2017). Correlación entre los
resultados de las pruebas PLT y CBR para determinar el módulo de elasticidad. International
Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 537–541.
https://espace.library.uq.edu.au/view/UQ:603737
Herrera, M. (2014) Determinación del Módulo Resiliente de Diseño de Pavimentos mediante
Criterios ASSHTO 1993 y 2002. Tesis de Master en Ingeniería Civil con Mención en
Ingeniería Vial. Universidad de Piura.
https://pirhua.udep.edu.pe/bitstream/handle/11042/2018/MAS_ICIV-L_025.pdf
Instituto Nacional de Vías INVIAS (2013) https://www.invias.gov.co/index.php/informacion-
institucional/139-documento-tecnicos
Kianimehr, M., Shourijeh, P. T., Binesh, S. M., Mohammadinia, A., & Arulrajah, A. (2019).
Utilization of Recycled Concrete Aggregates for Light-stabilization of Clay Soils. [Utilización
de áridos de hormigón reciclados para la estabilización a la luz de suelos arcillosos].
103
Construction and Building Materials, 227.
https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116792
Maldonado, C. & Gómez, N. (2010) Modelamiento y simulación de sistemas complejos.
Editorial Universidad del Rosario, No. 66, ISSN: 0124-8219
https://www.urosario.edu.co/Administracion/ur/Investigacion/Centro-de-Estudios-
Empresariales-para-la-Perdurabi/LMyS/Documentos/Modelamiento-y-Simulacion-de-
Sistemas-Complejos.pdf
Ochoa, S. & Bizarreta, J. (2020) Experimental Study on Stabilization of Soft Subgrade Soil with
Concrete Fine Fraction Waste. [Estudio experimental sobre la estabilización de suelo de
subrasante blando con residuo de concreto fino]. Universidad Federal de la Integración
Latinoamericana, Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura y Território,
Foz de Iguazu, Brasil.
https://www.researchgate.net/publication/343876665_Experimental_Study_on_Stabilizati
on_of_Soft_Subgrade_Soil_with_Concrete_Fine_Fraction_Waste
Raddatz, D., Araya, C., & Taiba, O. (2014). Resultados y modelación numérica de ensayos de
carga usando una celda de Osterberg en Concón, Chile. Obras y Proyectos 16, 33-39.
https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132014000200002
Resolución 0472 (28 de febrero de 2017) Ministerio de ambiente y Desarrollo Sostenible.
Rodríguez, J. (2005). Análisis de interacción suelo o estructura para refuerzo de suelos fisurados.
Pontificia Universidad Javeriana.
https://www.javeriana.edu.co/Facultades/ingenieria/revista/DefRev0902Suelo.pdf
Ruge, J., Pinto, R., & Rondón, H. (2014). Simulación de pruebas de carga en pilotes usando un
modelo constitutivo hipoplástico. Revista EIA, ISSN 1794-1237, pp. 171-183.
http://www.scielo.org.co/pdf/eia/n21/n21a15.pdf
104
Salamanca, E., & Abril, N. (2017) Modelamiento Físico a Escala de Pilotes Individuales, de Cabeza
Libre, Sometidos Carga Lateral en Suelos Cohesivos. Revista Ingeniería, Investigación y
Desarrollo, 17 (2), 73-82
https://revistas.uptc.edu.co/index.php/ingenieria_sogamoso/article/view/7188
Salazar, S. (2008) Propuesta de mejoramiento de la productividad, automatizando el proceso de
ensayo de carga con placa estática. Universidad de San Carlos de Guatemala
https://core.ac.uk/display/35294411
Serrano, M. (s.f) Dibujo Tecnico Escalas. Universidad de Alicante Escuela Politécnica Superior
https://web.ua.es/es/cursos-cero/documentos/dibujo-ingenierias/escalas.pdf
Secretaria Distrital de Ambiente (2015). Resolución No. 00932
http://ambientebogota.gov.co/c/document_library/get_file?uuid=e9203e94-4e53-4c2b-
9b5d-2eef3928d37f&groupId=3564131
Servicio Geológico Colombiano (2021). Geoportal.
https://www2.sgc.gov.co/sgc/mapas/Paginas/geoportal.aspx
Vásquez, J. (2003) Modelación Numérica en Hidráulica.
https://www.oocities.org/hidropiura/ModelNum.pdf
105
APÉNDICES
106
Apéndice A Ensayos de laboratorio a las partículas de RCR y RCRe
PartículasPeso de la
muestra
seca (g)
Peso de la
muestra seca y
lavada sobre
Tamiz 12 (g)
TMN Tipo de granulometria % Perdidas
RCRe 5029 3216 19 (3/4") A 36
RCR 10140 5137 50 (2") 1 49
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Norma
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de Concreto
Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de estudio Vías
Samarkanda, Funza Cundinamarca
Resistencia a la degradación de los agregados por medio de la máquina de los Ángeles
INV E 219 -13
Nombre del Ensayo
107
Datos Masa (g) Densidades relativas
A (W s) 3288 Densidad relativa (SH)2.1
B ( W sss) 3559 Densidad relativa (SSS)2.3
C ( W sumergido) 1995 Densidad relativa aparente2.5
Densidades kg/m3 g/cm3 Absorcion (%)
Densidad (SH) 2097.0 2.1
Densidad (SSS) 2269.9 2.3
Densidad aparente 2536.6 2.5
Altura definida del agua
(cm) 15
Ancho (cm) 19.41
Largo (cm) 38.75
Volumen inicial (cm3) 11282.1
N° Altura medida h (cm) Volumen Total (cm3)Volumen real (cm3)Masa seca (g) Masa (sss) Densidad (g/cm3)Absorcion(%)
1 17.1 12861.6 1579.5 3,391 3,462 2.15 2.1
2 17.2 12936.8 1654.7 3,264 3,332 1.97 2.1
3 17.9 13463.3 2181.2 4,212 4,436 1.93 5.3
4 17.4 13087.2 1805.1 3,819 3,900 2.12 2.1
5 19.7 14817.1 3535.0 7,580 7,761 2.14 2.4
6 16.9 12711.1 1429.1 2,767 2,822 1.94 2.0
7 16.2 12184.6 902.6 1,932 1,983 2.14 2.6
8 16.75 12598.3 1316.2 2,925 2,983 2.22 2.0
9 17.5 13162.4 1880.3 4,103 4,189 2.18 2.1
10 16.2 12184.6 902.6 1,970 2,014 2.18 2.2
Promedio 2.10 2.5
8.24
Densidad de las partículas de RCR
Dimensiones tanque
Norma INV E 223 -13
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Densidad de las partículas de RCRe
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de Concreto
Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de estudio Vías
Samarkanda, Funza Cundinamarca
Nombre del Ensayo Densidad, densidad relativa y absorción del agregado grueso.
108
Pasa Retiene
1" 3/4" 2000 57 212 10.6
3/4" 1/2" 1000 29 60 6.0
1/2" 3/8" 500 14 54 10.8
3500 100 326
9.3
Pasa Retiene
1" 3/4" 2000 57 0 0.0
3/4" 1/2" 1000 29 229 22.9
1/2" 3/8" 500 14 127 25.4
3500 100 356
10.2
Totales
IL (Indice de Alargamiento global)
Indice de
Aplanamiento por
Totales
IA (Indice de aplanamiento global)
Alargamiento
Tamiz Masa inicial
de cada
Fracciones entre
tamices(%)
Masa de
particulas
Indice de Alargamiento
por fraccion
Norma INV E 230 -13
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Aplanamiento
Tamiz Masa inicial
de cada
Fracciones entre
tamices(%)
Masa de
particulas
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con
Rajón de Concreto Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y
Numérica, Caso de estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca
Nombre del Ensayo Índice de alargamiento y aplanamiento de los agregados para carreteras
109
Peso inicial (g) 10000
Tamiz Tamaño (mm)Peso retenido (g) % RetenidoPeso retenido
acumulado (g)% Retenido acumulado % Pasa
1 1/2" 37.5 0 0 0 0 100
1" 25 129 1 129 1 99
3/4" 19 3125 31 3254 33 67
1/2" 12.5 5226 52 8480 85 15
3/8" 9.5 715 7 9195 92 8
N°4 4.75 424 4 9619 96 4
380 4 9999 100 0
9999 100
Fondo
Sumatoria
Modulo de finura 4.1
Tamaño maximo nominal del agregado 3/4"
Porcentaje de desperdicio -0.01
Norma INV E 213 -13
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón
de Concreto Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso
de estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca
Nombre del Ensayo Análisis granulométrico de los agregados grueso y fino
110
Peso total de las particulas (g) 1500
PartIculas con 2 o mas caras fracturadas(g) 1483
Particulas con 1 o menos caras fracturadas(g) 17
98.9
Tamaño maximo nominal 19 (3/4")
Caras fracturadas por masa
Porcentaje de particulas con 2 o mas caras
Norma INV E 227 -13
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de
Concreto Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de
estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca
Nombre del Ensayo Porcentaje de partículas fracturadas en un agregado grueso
111
Apéndice B Ensayos de laboratorio de la muestra de suelo
10
319.87
6.023E+23
1.300000000E-14
Cantidad (ml) Peso (g)
17 30 5.67 138710.8 13.87 Caolinita
27 35 7.71 188833.2 18.88 Illita
17 33 5.15 126100.8 12.61 Caolinita
31 32 9.69 237134.3 23.71 Illita
22 33 6.67 163189.2 16.32 Illita
44 35 12.57 307728.2 30.77 Illita
15 35 4.29 104907.4 10.49 Caolinita
37 32 11.56 283031.3 28.30 Illita
132 30 44.00 1077048.8 107.70 Montmorillonita
27 33 8.18 200277.7 20.03 Illita
29 30 9.67 236624.4 23.66 Illita
67 30 22.33 546683.9 54.67 Hayoisita
29 32 9.06 221835.3 22.18 Illita
34 30 11.33 277421.7 27.74 Illita
58 30 19.33 473248.7 47.32 Illita
1 atomo de azul (m2)
Norma INV E 235 - 13
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Datos
Concentracion g/l
1 mol (g)
N° de Avogadro
Azul de metilenoVaf Area Especifica (cm2/g)
𝑚
Area Especifica (m2/g)
𝑚
Clasificacion
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de Concreto
Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de estudio Vías Samarkanda,
Funza Cundinamarca
Nombre del Ensayo Valor de Azul de metileno en agregados finos.
112
MUESTRA
N° Muestra Profundidad (m) Recipiente Peso humedo Peso seco Wn (%)
3 0.3 52 730 465.76 63.9
2 0.6 65 473 249.5 121.1
1 1 54 509 261.44 119.3
1 0.3 84 589 387.77 66.2
2 0.6 79 549 295.84 116.7
3 1 53 586 317.16 101.8
1 0.3 54 537 337.63 70.3
2 0.6 123.25 689.01 371.77 127.7
3 1 115.92 655.67 459.88 56.9
1 0.3 125.54 744.32 481.32 73.9
2 0.6 135.94 660.19 375.72 118.6
3 1 130.58 608.26 435.99 56.4
1 0.3 127.87 743.2 482.93 73.3
2 0.6 111.02 697.55 373.27 123.7
3 1 131.34 576.32 419.64 54.3
2
3
4
5
Norma INV E 122-13
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
APIQUE Humedad natural
1
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de Concreto
Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de estudio Vías
Samarkanda, Funza Cundinamarca
Nombre del Ensayo
Determinación en laboratorio del contenido de humedad de muestras de suelo, roca y muestra de
suelo-agregado.
113
N° Muestra
3 35.67 159.4 658.49 679.65 2.46
2 33.65 150.11 648.93 669.27 2.53
1 33.12 157.03 656.13 676.25 2.55
1 34.78 153.71 648.31 668.64 2.41
2 33.49 159.4 658.36 678.72 2.55
3 36.02 157.03 656.52 677.15 2.34
1 35.91 150.19 648.79 670.43 2.52
2 34.69 156.38 655.46 675.92 2.44
3 35.85 156.73 655.45 676.21 2.38
1 34.8 185.1 685.16 705.27 2.37
2 35.06 156.38 655.03 675.2 2.35
3 35.15 157.2 657.07 677.62 2.41
1 33.12 156.73 655.5 674.65 2.37
2 35.12 152.25 651.19 671.19 2.32
3 35.37 150.11 648.71 668.98 2.34
4
5
Peso material
seco (g)
Norma INVE E 128-13
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
APIQUE Peso
picnometro (g)
Peso picnometro +
agua (g)
Peso picnometro +
agua + muestra (g)
Gravedad
especifica
1
2
3
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de Concreto Reciclado,
mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca
Nombre del Ensayo Determinación de la gravedad especifica de las partículas sólidas de los suelos, empleado un picnómetro con agua.
114
Masa inicial
(g)413 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 0 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 0.17 7.20 0.17 0.04 99.96
16 1.18 1.11 47.03 1.28 0.31 99.69
30 0.6 2.06 87.29 3.34 0.81 99.19
40 0.425 1.33 56.36 4.67 1.13 98.87
50 0.3 1.66 70.34 6.33 1.54 98.46
100 0.15 8.57 363.14 14.9 3.61 96.39
200 0.075 42.56 1803.39 57.46 13.94 86.06
Fondo 354.72 15030.51 412.18 100.00 0.00
total 412.18
%perdidas 0.20
Masa inicial
(g)409 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 0 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 0 0.00 0 0.00 100.00
16 1.18 0.34 14.41 0.34 0.08 99.92
30 0.6 0.35 14.83 0.69 0.17 99.83
40 0.425 2.51 106.36 3.2 0.78 99.22
50 0.3 1.25 52.97 4.45 1.09 98.91
100 0.15 2.79 118.22 7.24 1.77 98.23
200 0.075 14.37 608.90 21.61 5.29 94.71
Fondo 386.98 16397.46 408.59 100.00 0.00
total 408.59
%perdidas 0.10
Masa inicial
(g)371 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 0.85 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 0.52 22.03 0.52 0.14 99.86
16 1.18 1.51 63.98 2.03 0.55 99.45
30 0.6 3.06 129.66 5.09 1.38 98.62
40 0.425 2.98 126.27 8.07 2.18 97.82
50 0.3 1.9 80.51 9.97 2.69 97.31
100 0.15 5.01 212.29 14.98 4.05 95.95
200 0.075 18.02 763.56 33 8.92 91.08
Fondo 337.07 14282.63 370.07 100.00 0.00
total 370.92
%perdidas 0.02
Ap
iqu
e 1
3
2
1
Norma
Responsables
Granulometria por tamizado
INVE E 123-13
Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Nombre del Ensayo
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de Concreto
Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de estudio Vías Samarkanda,
Funza Cundinamarca
Determinación de los tamaños de las partículas de los suelos.
115
Masa inicial
(g)356 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 0 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 0 0.00 0 0.00 100.00
16 1.18 1.01 42.80 1.01 0.28 99.72
30 0.6 1.05 44.49 2.06 0.58 99.42
40 0.425 3.98 168.64 6.04 1.70 98.30
50 0.3 0 0.00 6.04 1.70 98.30
100 0.15 0 0.00 6.04 1.70 98.30
200 0.075 32.43 1374.15 38.47 10.83 89.17
Fondo 316.87 13426.69 355.34 100.00 0.00
total 355.34
%perdidas 0.19
Masa inicial
(g)322 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 0.31 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 0.52 22.03 0.52 0.16 99.84
16 1.18 0.54 22.88 1.06 0.33 99.67
30 0.6 1.01 42.80 2.07 0.64 99.36
40 0.425 0.49 20.76 2.56 0.80 99.20
50 0.3 0.3 12.71 2.86 0.89 99.11
100 0.15 0.72 30.51 3.58 1.11 98.89
200 0.075 7.23 306.36 10.81 3.36 96.64
Fondo 310.7 13165.25 321.51 100.00 0.00
total 321.82
%perdidas 0.06
Masa inicial
(g)457 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 6.01 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 1.1 46.61 1.1 0.24 99.76
16 1.18 1.2 50.85 2.3 0.51 99.49
30 0.6 0.92 38.98 3.22 0.71 99.29
40 0.425 2 84.75 5.22 1.16 98.84
50 0.3 0.5 21.19 5.72 1.27 98.73
100 0.15 3.98 168.64 9.7 2.15 97.85
200 0.075 17.04 722.03 26.74 5.94 94.06
Fondo 423.75 17955.51 450.49 100.00 0.00
total 456.5
%perdidas 0.11
Ap
iqu
e 2
1
2
3
116
Masa inicial
(g)392 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 0 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 0.53 22.46 0.53 0.14 99.86
16 1.18 1.02 43.22 1.55 0.40 99.60
30 0.6 2.99 126.69 4.54 1.16 98.84
40 0.425 0.8 33.90 5.34 1.36 98.64
50 0.3 0.5 21.19 5.84 1.49 98.51
100 0.15 4.02 170.34 9.86 2.52 97.48
200 0.075 21.8 923.73 31.66 8.09 91.91
Fondo 359.8 15245.76 391.46 100.00 0.00
total 391.46
%perdidas 0.14
Masa inicial
(g)390.24 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 0 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 0 0.00 0 0.00 100.00
16 1.18 0 0.00 0 0.00 100.00
30 0.6 0.21 8.90 0.21 0.05 99.95
40 0.425 0.73 30.93 0.94 0.24 99.76
50 0.3 0.32 13.56 1.26 0.32 99.68
100 0.15 0 0.00 1.26 0.32 99.68
200 0.075 6.12 259.32 7.38 1.89 98.11
Fondo 382.74 16217.80 390.12 100.00 0.00
total 390.12
%perdidas 0.03
Masa inicial (g) 152.45 Tamiz (mm) Peso retenido% RetenidoPeso retenido acumulado (g)% Retenido acum % Pasa
4 4.75 0 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 0 0.00 0 0.00 100.00
16 1.18 0 0.00 0 0.00 100.00
30 0.6 0 0.00 0 0.00 100.00
40 0.425 0 0.00 0 0.00 100.00
50 0.3 0 0.00 0 0.00 100.00
100 0.15 0 0.00 0 0.00 100.00
200 0.075 2.05 86.86 2.05 1.34 98.66
Fondo 150.4 6372.88 152.45 100.00 0.00
total 152.45
%perdidas 0.00
Ap
iqu
e 3
1
2
3
117
Masa inicial
(g)304.86 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 1.01 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 1.26 53.39 1.26 0.41 99.59
16 1.18 0.71 30.08 1.97 0.65 99.35
30 0.6 0.95 40.25 2.92 0.96 99.04
40 0.425 0.32 13.56 3.24 1.07 98.93
50 0.3 0 0.00 3.24 1.07 98.93
100 0.15 2.1 88.98 5.34 1.76 98.24
200 0.075 12.98 550.00 18.32 6.03 93.97
Fondo 285.36 12091.53 303.68 100.00 0.00
total 304.69
%perdidas 0.06
Masa inicial
(g)291.86 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 0 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 0 0.00 0 0.00 100.00
16 1.18 0 0.00 0 0.00 100.00
30 0.6 0 0.00 0 0.00 100.00
40 0.425 0.8 33.90 0.8 0.27 99.73
50 0.3 0.3 12.71 1.1 0.38 99.62
100 0.15 1.2 50.85 2.3 0.79 99.21
200 0.075 8 338.98 10.3 3.54 96.46
Fondo 280.7 11894.07 291 100.00 0.00
total 291
%perdidas 0.29
Masa inicial
(g)157.43 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 0.03 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 0.12 5.08 0.12 0.08 99.92
16 1.18 0.1 4.24 0.22 0.14 99.86
30 0.6 0.22 9.32 0.44 0.28 99.72
40 0.425 0.05 2.12 0.49 0.31 99.69
50 0.3 0.06 2.54 0.55 0.35 99.65
100 0.15 0.47 19.92 1.02 0.65 99.35
200 0.075 1.55 65.68 2.57 1.64 98.36
Fondo 154.21 6534.32 156.78 100.00 0.00
total 156.81
%perdidas 0.39
Ap
iqu
e 4
1
2
3
118
Masa inicial
(g)363.48 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 0 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 0.18 7.63 0.18 0.05 99.95
16 1.18 0.36 15.25 0.54 0.15 99.85
30 0.6 1.14 48.31 1.68 0.46 99.54
40 0.425 0.82 34.75 2.5 0.69 99.31
50 0.3 0.5 21.19 3 0.83 99.17
100 0.15 4.1 173.73 7.1 1.96 98.04
200 0.075 32.77 1388.56 39.87 10.99 89.01
Fondo 322.89 13681.78 362.76 100.00 0.00
total 362.76
%perdidas 0.20
Masa inicial
(g)283.5 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 0 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 0 0.00 0 0.00 100.00
16 1.18 0 0.00 0 0.00 100.00
30 0.6 1.29 54.66 1.29 0.46 99.54
40 0.425 0.58 24.58 1.87 0.66 99.34
50 0.3 0 0.00 1.87 0.66 99.34
100 0.15 2.58 109.32 4.45 1.57 98.43
200 0.075 6.29 266.53 10.74 3.79 96.21
Fondo 272.74 11556.78 283.48 100.00 0.00
total 283.48
%perdidas 0.01
Masa inicial
(g)135.2 Tamiz (mm)
Peso
retenido
%
Retenido
Peso retenido
acumulado (g)
% Retenido
acum% Pasa
4 4.75 0 0.00 0 0.00 100.00
8 2.36 0 0.00 0 0.00 100.00
16 1.18 0.35 14.83 0.35 0.26 99.74
30 0.6 0.44 18.64 0.79 0.58 99.42
40 0.425 0.45 19.07 1.24 0.92 99.08
50 0.3 0.2 8.47 1.44 1.07 98.93
100 0.15 0 0.00 1.44 1.07 98.93
200 0.075 1.79 75.85 3.23 2.39 97.61
Fondo 131.9 5588.98 135.13 100.00 0.00
total 135.13
%perdidas 0.05
Ap
iqu
e 5
1
2
1
119
Menisco 1
Floculante 6
Temperatura 0.875
Tiempo (min) T°R (lectura del
hidrometro) g/L
Rc(Lectura
corregida)
g/L
W (masa
suelo seco)
a (factor de
correccion)P % k
Rc(Lectura
corregida)
g/L
L (Longitud
efectiva)Diametro
2 15.9 12 7 63.32 1.05 11.4 0.0151 13 14.2 0.040
5 15.9 10 5 63.32 1.05 8.1 0.0151 11 14.5 0.026
15 15.9 8 3 63.32 1.05 4.8 0.0151 9 14.8 0.015
30 15.9 7 2 63.32 1.05 3.1 0.0151 8 15 0.011
60 15.9 6 1 63.32 1.05 1.5 0.0151 7 15.2 0.008
250 15.9 6 1 63.32 1.05 1.5 0.0151 7 15.2 0.004
1440 15.9 5 0 63.32 1.05 -0.2 0.0151 6 15.3 0.002
2 15.9 14 9 64.82 1.02 14.0 0.01481 15 13.8 0.039
5 15.9 12 7 64.82 1.02 10.8 0.01481 13 14.2 0.025
15 15.9 11 6 64.82 1.02 9.2 0.01481 12 14.3 0.014
30 15.9 8 3 64.82 1.02 4.5 0.01481 9 14.8 0.010
60 15.9 7 2 64.82 1.02 3.0 0.01481 8 15 0.007
250 15.9 5 0 64.82 1.02 -0.2 0.01481 6 15.3 0.004
1440 15.9 5 0 64.82 1.02 -0.2 0.01481 6 15.3 0.002
2 15.9 16 11 64.55 1.02 17.2 0.01481 17 13.5 0.038
5 15.9 14 9 64.55 1.02 14.0 0.01481 15 13.8 0.025
15 15.9 10 5 64.55 1.02 7.7 0.01481 11 14.5 0.015
30 15.9 9 4 64.55 1.02 6.1 0.01481 10 14.7 0.010
60 15.9 7 2 64.55 1.02 3.0 0.01481 8 15 0.007
250 15.9 6 1 64.55 1.02 1.4 0.01481 7 15.2 0.004
1440 15.9 5 0 64.55 1.02 -0.2 0.01481 6 15.3 0.002
Correcciones
AP
1 -
M1
INVE E 123-13
Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Granulometría por Hidrómetro
AP
1 -
M2
AP
1 -
M3
Norma
Responsables
Nombre del Ensayo
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de Concreto Reciclado, mediante una
Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca
Determinación de los tamaños de las partículas de los suelos.
120
Tiempo (min) T°R (lectura del
hidrometro) g/L
Rc(Lectura
corregida)
g/L
W (masa
suelo seco)
a (factor de
correccion)P % k
Rc(Lectura
corregida)
g/L
L (Longitud
efectiva)Diametro
2 15.9 11 6 64.46 1.05 9.6 0.0151 12 14.3 0.040
5 15.9 9 4 64.46 1.05 6.3 0.0151 10 14.7 0.026
15 15.9 8 3 64.46 1.05 4.7 0.0151 9 14.8 0.015
30 15.9 7 2 64.46 1.05 3.1 0.0151 8 15 0.011
60 15.9 6 1 64.46 1.05 1.4 0.0151 7 15.2 0.008
250 15.9 5 0 64.46 1.05 -0.2 0.0151 6 15.3 0.004
1440 15.9 5 0 64.46 1.05 -0.2 0.0151 6 15.3 0.002
2 15.9 15 10 61.14 1.02 16.5 0.01481 16 13.7 0.039
5 15.9 13 8 61.14 1.02 13.1 0.01481 14 14 0.025
15 15.9 10 5 61.14 1.02 8.1 0.01481 11 14.5 0.015
30 15.9 10 5 61.14 1.02 8.1 0.01481 11 14.5 0.010
60 15.9 8 3 61.14 1.02 4.8 0.01481 9 14.8 0.007
250 15.9 7 2 61.14 1.02 3.1 0.01481 8 15 0.004
1440 15.9 7 2 61.14 1.02 3.1 0.01481 8 15 0.002
2 15.9 8 3 60.18 1.05 5.0 0.0151 9 14.8 0.041
5 15.9 6 1 60.18 1.05 1.5 0.0151 7 15.2 0.026
15 15.9 5 0 60.18 1.05 -0.2 0.0151 6 15.3 0.015
30 15.9 4 -1 60.18 1.05 -2.0 0.0151 5 15.5 0.011
60 15.9 4 -1 60.18 1.05 -2.0 0.0151 5 15.5 0.008
250 15.9 4 -1 60.18 1.05 -2.0 0.0151 5 15.5 0.004
1440 15.9 4 -1 60.18 1.05 -2.0 0.0151 5 15.5 0.002
AP
2 -
M1
AP
2 -
M2
AP
2 -
M3
121
Tiempo (min) T°R (lectura del
hidrometro) g/L
Rc(Lectura
corregida)
g/L
W (masa
suelo seco)
a (factor de
correccion)P % k
Rc(Lectura
corregida)
g/L
L (Longitud
efectiva)Diametro
2 15.9 11 6 61.15 1.03 9.9 0.01505 12 14.3 0.040
5 15.9 10 5 61.15 1.03 8.2 0.01505 11 14.5 0.026
15 15.9 9 4 61.15 1.03 6.5 0.01505 10 14.7 0.015
30 15.9 9 4 61.15 1.03 6.5 0.01505 10 14.7 0.011
60 15.9 8 3 61.15 1.03 4.8 0.01505 9 14.8 0.007
250 15.9 7 2 61.15 1.03 3.2 0.01505 8 15 0.004
1440 15.9 6 1 61.15 1.03 1.5 0.01505 7 15.2 0.002
2 15.9 11 6 60.46 1.05 10.2 0.0151 12 14.3 0.040
5 15.9 10 5 60.46 1.05 8.5 0.0151 11 14.5 0.026
15 15.9 8 3 60.46 1.05 5.0 0.0151 9 14.8 0.015
30 15.9 7 2 60.46 1.05 3.3 0.0151 8 15 0.011
60 15.9 6 1 60.46 1.05 1.5 0.0151 7 15.2 0.008
250 15.9 5 0 60.46 1.05 -0.2 0.0151 6 15.3 0.004
1440 15.9 5 0 60.46 1.05 -0.2 0.0151 6 15.3 0.002
2 15.9 49 44 62.38 1.05 73.9 0.0151 50 8.1 0.030
5 15.9 49 44 62.38 1.05 73.9 0.0151 50 8.1 0.019
15 15.9 48 43 62.38 1.05 72.2 0.0151 49 8.3 0.011
30 15.9 47 42 62.38 1.05 70.5 0.0151 48 8.4 0.008
60 15.9 45 40 62.38 1.05 67.1 0.0151 46 8.8 0.006
250 15.9 43 38 62.38 1.05 63.8 0.0151 44 9.1 0.003
1440 15.9 40 35 62.38 1.05 58.7 0.0151 41 9.6 0.001
AP
3 -
M3
AP
3 -
M1
AP
3 -
M2
122
Tiempo (min) T°R (lectura del
hidrometro) g/L
Rc(Lectura
corregida)
g/L
W (masa
suelo seco)
a (factor de
correccion)P % k
Rc(Lectura
corregida)
g/L
L (Longitud
efectiva)Diametro
2 15.9 15 10 63.7 1.05 16.3 0.0151 16 13.7 0.040
5 15.9 13 8 63.7 1.05 13.0 0.0151 14 14 0.025
15 15.9 10 5 63.7 1.05 8.0 0.0151 11 14.5 0.015
30 15.9 8 3 63.7 1.05 4.7 0.0151 9 14.8 0.011
60 15.9 7 2 63.7 1.05 3.1 0.0151 8 15 0.008
250 15.9 6 1 63.7 1.05 1.4 0.0151 7 15.2 0.004
1440 15.9 6 1 63.7 1.05 1.4 0.0151 7 15.2 0.002
2 15.9 15 10 61.59 1.05 16.8 0.0151 16 13.7 0.040
5 15.9 13 8 61.59 1.05 13.4 0.0151 14 14 0.025
15 15.9 12 7 61.59 1.05 11.7 0.0151 13 14.2 0.015
30 15.9 10 5 61.59 1.05 8.3 0.0151 11 14.5 0.010
60 15.9 9 4 61.59 1.05 6.6 0.0151 10 14.7 0.007
250 15.9 7 2 61.59 1.05 3.2 0.0151 8 15 0.004
1440 15.9 6 1 61.59 1.05 1.5 0.0151 7 15.2 0.002
2 15.9 22 17 64.78 1.05 27.4 0.0151 23 12.5 0.038
5 15.9 20 15 64.78 1.05 24.1 0.0151 21 12.9 0.024
15 15.9 17 12 64.78 1.05 19.2 0.0151 18 13.3 0.014
30 15.9 15 10 64.78 1.05 16.0 0.0151 16 13.7 0.010
60 15.9 12 7 64.78 1.05 11.1 0.0151 13 14.2 0.007
250 15.9 10 5 64.78 1.05 7.9 0.0151 11 14.5 0.004
1440 15.9 8 3 64.78 1.05 4.7 0.0151 9 14.8 0.002
AP
4 -
M1
AP
4 -
M2
AP
4 -
M3
123
Tiempo (min) T°R (lectura del
hidrometro) g/L
Rc(Lectura
corregida)
g/L
W (masa
suelo seco)
a (factor de
correccion)P % k
Rc(Lectura
corregida)
g/L
L (Longitud
efectiva)Diametro
2 15.9 22 17 64.12 1.05 27.6 0.0151 23 12.5 0.038
5 15.9 18 13 64.12 1.05 21.1 0.0151 19 13.2 0.025
15 15.9 13 8 64.12 1.05 12.9 0.0151 14 14 0.015
30 15.9 11 6 64.12 1.05 9.6 0.0151 12 14.3 0.010
60 15.9 9 4 64.12 1.05 6.3 0.0151 10 14.7 0.007
250 15.9 8 3 64.12 1.05 4.7 0.0151 9 14.8 0.004
1440 15.9 8 3 64.12 1.05 4.7 0.0151 9 14.8 0.002
2 15.9 22 17 61.89 1.05 28.6 0.0151 23 12.5 0.038
5 15.9 18 13 61.89 1.05 21.8 0.0151 19 13.2 0.025
15 15.9 15 10 61.89 1.05 16.8 0.0151 16 13.7 0.014
30 15.9 13 8 61.89 1.05 13.4 0.0151 14 14 0.010
60 15.9 10 5 61.89 1.05 8.3 0.0151 11 14.5 0.007
250 15.9 9 4 61.89 1.05 6.6 0.0151 10 14.7 0.004
1440 15.9 9 4 61.89 1.05 6.6 0.0151 10 14.7 0.002
2 15.9 22 17 64.49 1.05 27.5 0.0151 23 12.5 0.038
5 15.9 21 16 64.49 1.05 25.8 0.0151 22 12.7 0.024
15 15.9 20 15 64.49 1.05 24.2 0.0151 21 12.9 0.014
30 15.9 19 14 64.49 1.05 22.6 0.0151 20 13 0.010
60 15.9 19 14 64.49 1.05 22.6 0.0151 20 13 0.007
250 15.9 18 13 64.49 1.05 21.0 0.0151 19 13.2 0.003
1440 15.9 16 11 64.49 1.05 17.7 0.0151 17 13.5 0.001
AP
5 -
M3
AP
5 -
M1
AP
5 -
M2
124
30 23 15 LL(%) 49
16.23 18.45 14.78 26.94 26.56 LP(%) 40
13.28 14.52 11.94 24.86 24.4 IP (%) 9
6.83 6.6 6.64 19.6 19.17
45.74 49.62 53.58 39.54 41.30
35 22 15 LL(%) 60
16.74 15.21 19.3 26.27 27.08 LP(%) 45
13.04 11.94 14.45 24.09 24.84 IP (%) 15
6.79 6.55 6.51 19.18 19.88
59.20 60.67 61.08 44.40 45.16
30 20 15 LL(%) 53
16.63 16.9 18.3 27.74 27.34 LP(%) 49
13.17 13.26 14.2 25.18 24.54 IP (%) 4
6.53 6.63 6.31 19.99 18.85
52.11 54.90 51.96 49.33 49.21
25 20 15 LL(%) 75
20.5 18.4 18.82 27.38 29.18 LP(%) 31
14.51 13.23 13.34 25.59 27 IP (%) 44
6.56 6.79 6.77 19.84 20
75.35 80.28 83.41 31.13 31.14
Peso material Húmedo +Recipiente
Peso material Seco +Recipiente
Peso Recipiente
Contenido de Humedad
Número de golpes
AP3-M2 Límite Líquido Límite Plástico
Número de golpes
Peso material Húmedo +Recipiente
Peso material Seco +Recipiente
Peso Recipiente
Contenido de Humedad
AP3-M3 Límite Líquido Límite Plástico
Límite Líquido Límite Plástico
Número de golpes
Peso material Húmedo +Recipiente
Peso material Seco +Recipiente
Peso material Húmedo +Recipiente
Peso material Seco +Recipiente
Peso Recipiente
Contenido de Humedad
Norma
Responsables
Número de golpes
AP2-M3
Peso Recipiente
Contenido de Humedad
INV E 125-13/INVE E 126-13
Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
AP3-M1 Límite Líquido Límite Plástico
Nombre del Ensayo
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de Concreto Reciclado,
mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de estudio Vías Samarkanda, Funza
Cundinamarca
Determinación del límite Líquido, Límite Plástico e indice de plasticidad dde los suelos
10
45.00 50.00 55.00
N°
golp
es
Humedad (%)
10
59.00 60.00 61.00 62.00
N°
de
golp
es
Humedad (%)
10
50.00 52.00 54.00 56.00
N°
de
golp
esHumedad (%)
10
70.00 75.00 80.00 85.00
N°
de
golp
es
Humedad (%)
125
35 20 15 LL(%) 58
16.15 14.73 18.71 27.01 27.58 LP(%) 45
12.74 11.53 14.25 24.81 25.29 IP (%) 13
6.58 6.22 6.61 20.02 20.12
55.36 60.26 58.38 45.93 44.29
35 20 15 LL(%) 53
25.26 18.91 24.67 17.68 27.58 LP(%) 26
18.8 14.52 17.87 16.33 26.07 IP (%) 27
6.37 6.45 6.26 11.46 19.85
51.97 54.40 58.57 27.72 24.28
30 23 15 LL(%) 55
17.56 19.22 21.21 27.64 17.29 LP(%) 44
13.65 14.83 15.83 24.93 15.43 IP (%) 11
6.62 6.8 6.81 18.93 11.13
55.62 54.67 59.65 45.17 43.26
35 20 15 LL(%) 51
24.12 23.39 26.87 28.1 18.12 LP(%) 22
18.47 17.81 19.93 26.16 17.3 IP (%) 29
6.89 6.78 6.69 19.62 11.48
48.79 50.59 52.42 29.66 14.09
Límite Plástico
Número de golpes
Peso material Húmedo +Recipiente
Peso material Seco +Recipiente
Peso Recipiente
Límite Líquido
Contenido de Humedad
Peso material Húmedo +Recipiente
Peso material Seco +Recipiente
Peso Recipiente
Contenido de Humedad
AP5-M3
Número de golpes
AP4-M3 Límite Líquido Límite Plástico
Número de golpes
Peso material Húmedo +Recipiente
Peso material Seco +Recipiente
Peso Recipiente
Contenido de Humedad
AP5-M2 Límite Líquido Límite Plástico
Límite Plástico
Número de golpes
Peso material Húmedo +Recipiente
Peso material Seco +Recipiente
Peso Recipiente
Límite Líquido
Contenido de Humedad
AP4-M2
10
54.00 56.00 58.00 60.00 62.00
N°
de
golp
es
Humedad (%)
10
50.00 55.00 60.00
N°
de
golp
es
Humedad (%)
10
54.00 56.00 58.00 60.00
N°
de
golp
es
Humedad (%)
10
48.00 50.00 52.00 54.00
N°
de
golp
es
Humedad (%)
126
Penetracion (pulg) Carga (kn) Carga (lb) Esfuerzo (psi)
0 0 Area de piston (pulg2) 3.04
0.025 0.065 14.61 4.81 Peso del recipiente (g) 131.34
0.05 0.13 29.23 9.61 Peso recipiente + suelo humedo (g) 576.32
0.075 0.19 42.71 14.05 Peso recipiente + suelo seco (g) 419.64
0.1 0.225 50.58 16.64 Humedad de penetracion (%) 54.35
0.125 0.26 58.45 19.23 CBR a 0.1" 1.7
0.15 0.295 66.32 21.82 CBR a 0.2" 2.8
0.175 0.345 77.56 25.51
0.2 0.38 85.43 28.10
0.3 0.485 109.03 35.87
0.4 0.59 132.64 43.63
0.5 0.625 140.51 46.22
Penetracion (pulg) Carga (kn) Carga (lb) Esfuerzo (psi) Area de piston (Pul2) 3.04
0 0 Peso del recipiente (g) 131.34
0.025 0.1 22.48 7.40 Peso recipiente + suelo humedo (g) 756.78
0.05 0.13 29.23 9.61 Peso recipiente + suelo seco (g) 516.46
0.075 0.15 33.72 11.09 Humedad de penetracion (%) 62.4
0.1 0.165 37.09 12.20 CBR a 0.1" 1.2
0.125 0.18 40.47 13.31 CBR a 0.2" 1.6
0.15 0.195 43.84 14.42
0.175 0.2 44.96 14.79
0.2 0.21 47.21 15.53
0.3 0.235 52.83 17.38
0.4 0.255 57.33 18.86
0.5 0.27 60.70 19.97
CBR Sumergido
CBR APIQUE 5 - ARCILLA
CBR Inalterado
Norma INV E 148-13
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de Concreto
Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de estudio Vías Samarkanda,
Funza Cundinamarca
Nombre del Ensayo CBR sobre muestra inalterada.
127
Penetracion (pulg) Carga (kn) Carga (lb) Esfuerzo (psi)
0 0
0.025 0.045 10.12 3.33
0.05 0.075 16.86 5.55 Area de piston (pulg2) 3.04
0.075 0.105 23.61 7.76 Peso del recipiente (g) 54
0.1 0.125 28.10 9.24 Peso recipiente + suelo humedo (g) 509
0.125 0.145 32.60 10.72 Peso recipiente + suelo seco (g) 261.44
0.15 0.165 37.09 12.20 Humedad de penetracion (%) 119.3
0.175 0.18 40.47 13.31 CBR a 0.1" 1
0.2 0.19 42.71 14.05 CBR a 0.2" 1.4
0.3 0.24 53.95 17.75
0.4 0.285 64.07 21.08
0.5 0.33 74.19 24.40
Penetracion (pulg) Carga (kn) Carga (lb) Esfuerzo (psi)
0 0
0.025 0.02 4.50 1.48
0.05 0.065 14.61 4.81 Area de piston (pulg2) 3.04
0.075 0.1 22.48 7.40 Peso del recipiente (g) 58
0.1 0.135 30.35 9.98 12 Peso recipiente + suelo humedo (g) 120.47
0.125 0.165 37.09 12.20 Peso recipiente + suelo seco (g) 83.43
0.15 0.185 41.59 13.68 Humedad de penetracion (%) 145.7
0.175 0.2 44.96 14.79 CBR a 0.1" 1.2
0.2 0.21 47.21 15.53 16 CBR a 0.2" 1.6
0.3 0.25 56.20 18.49
0.4 0.275 61.82 20.34
0.5 0.285 64.07 21.08
CBR Inalterado
CBR Sumergido
CBR APIQUE 1 - LIMO
128
Sin sumergir Sumergido
8663 8682
4860 4860
3803 3822
volumen de la muestra 2188.97 2293.6
Peso unitario de a muestra 1.74 1.67
Sin sumergir Sumergido
Peso muestra humeda + molde 9262 10680
peso del molde 6195 8755
Peso muestra humeda 3067 1925
volumen de la muestra 2293.61 1529.07
Peso unitario de a muestra 1.34 1.26
Lectura Inicial Lectura Final % Expansión
APIQUE 5 75 83 6.87
APIQUE 1 55.5 54.5 -0.86
PESO UNITARIO
Condicion de la muestra
EXPANSIÓN
Condicion de la muestra
Peso muestra humeda + molde
peso del molde
Peso muestra humeda
APIQUE 1
APIQUE 5
129
Apéndice C Ensayos de penetración a escala reducida
Tiempo
(seg)
Penetracion
(mm)Penetracion (in) Fuerza (N) Fuerza (lbf) Esfuerzo (psi) Esfuerzo (kPas)
1 0 0 0 0 0 0 0
2 0,1 0,0 0,00 -12,4 -2,8 -0,9 -6,3
3 2,4 0,3 0,01 27,7 6,2 2,0 14,1
4 11,0 0,3 0,01 -21,0 -4,7 -1,6 -10,7
5 57,7 0,6 0,02 44,0 9,9 3,2 22,4
6 125,4 1,6 0,06 107,1 24,1 7,9 54,5
7 160,7 2,4 0,09 172,1 38,7 12,7 87,7
8 184,9 3,0 0,12 243,8 54,8 18,0 124,2
9 206,9 3,6 0,14 307,0 69,0 22,7 156,3
10 234,3 4,5 0,18 374,9 84,3 27,7 190,9
11 265,6 5,6 0,22 441,8 99,3 32,6 225,0
12 274,4 6,0 0,24 372,0 83,6 27,5 189,4
13 278,5 6,1 0,24 436,1 98,0 32,2 222,1
14 306,9 7,3 0,29 500,1 112,4 36,9 254,7
15 328,7 8,3 0,33 571,8 128,6 42,2 291,2
16 359,0 9,8 0,39 647,4 145,5 47,8 329,7
17 396,8 11,8 0,46 719,1 161,7 53,1 366,2
18 420,6 13,1 0,52 782,2 175,8 57,8 398,4
19 424,4 13,4 0,53 794,6 178,6 58,7 404,7
20 426,2 13,5 0,53 779,3 175,2 57,6 396,9
Modelo 2 (60% de RCRe)
Norma No aplica
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de
Concreto Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de
estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca
Nombre del Ensayo Penetración a escala reducida (Maquina universal)
130
Tiempo
(seg)
Penetracion
(mm)Penetracion (in) Fuerza (N) Fuerza (lbf) Esfuerzo (psi) Esfuerzo (kPas)
1 0 0 0 0 0 0 0
2 0,1 0,0 0,00 -25,8 -5,8 -1,9 -13,1
3 1,7 0,2 0,01 23,0 5,2 1,7 11,7
4 13,3 0,2 0,01 -23,0 -5,2 -1,7 -11,7
5 43,3 0,4 0,01 35,4 8,0 2,6 18,0
6 85,5 0,8 0,03 97,5 21,9 7,2 49,7
7 115,4 1,3 0,05 163,5 36,8 12,1 83,3
8 157,0 2,1 0,08 222,8 50,1 16,5 113,5
9 171,3 2,4 0,10 289,7 65,1 21,4 147,6
10 180,3 2,7 0,11 208,5 46,9 15,4 106,2
11 180,7 2,7 0,11 137,7 31,0 10,2 70,1
12 189,9 2,9 0,12 196,0 44,1 14,5 99,8
13 195,9 3,1 0,12 257,2 57,8 19,0 131,0
14 205,5 3,4 0,13 317,5 71,4 23,5 161,7
15 220,1 3,8 0,15 375,8 84,5 27,8 191,4
16 228,0 4,1 0,16 437,0 98,2 32,3 222,6
17 238,0 4,4 0,17 497,3 111,8 36,7 253,2
18 250,5 4,8 0,19 558,5 125,5 41,3 284,4
19 264,1 5,3 0,21 615,8 138,4 45,5 313,6
20 274,4 5,7 0,22 674,2 151,6 49,8 343,3
21 288,6 6,2 0,24 740,1 166,4 54,7 376,9
22 297,7 6,5 0,26 801,3 180,1 59,2 408,1
23 304,1 6,7 0,27 858,7 193,0 63,4 437,3
24 314,8 7,1 0,28 917,0 206,2 67,7 467,0
25 326,7 7,6 0,30 977,3 219,7 72,2 497,7
26 337,3 8,0 0,32 1036,6 233,0 76,6 527,9
27 343,3 8,3 0,33 971,6 218,4 71,8 494,8
28 346,4 8,4 0,33 1031,8 232,0 76,2 525,5
29 353,8 8,7 0,34 1094,0 245,9 80,8 557,1
30 363,6 9,1 0,36 1156,1 259,9 85,4 588,8
31 395,3 10,5 0,41 1220,2 274,3 90,1 621,4
32 397,6 10,6 0,42 1161,8 261,2 85,8 591,7
33 401,2 10,8 0,43 1221,1 274,5 90,2 621,9
34 408,5 11,2 0,44 1281,4 288,1 94,7 652,6
35 417,4 11,6 0,46 1340,7 301,4 99,0 682,8
36 417,9 11,6 0,46 1355,0 304,6 100,1 690,1
37 418,8 11,7 0,46 1281,4 288,1 94,7 652,6
38 429,8 12,2 0,48 1209,7 271,9 89,4 616,1
39 430,4 12,2 0,48 1148,5 258,2 84,8 584,9
40 431,1 12,3 0,48 1070,0 240,6 79,0 545,0
41 432,5 12,4 0,49 1127,4 253,5 83,3 574,2
42 440,9 12,8 0,50 1185,8 266,6 87,6 603,9
43 443,4 13,0 0,51 1244,1 279,7 91,9 633,6
44 444,5 13,0 0,51 1241,2 279,0 91,7 632,1
No aplica
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Modelo 3 (70% de RCRe)
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de
Concreto Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de
estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca
Nombre del Ensayo Penetración a escala reducida (Maquina universal)
Norma
131
Tiempo
(seg)
Penetracion
(mm)Penetracion (in) Fuerza ( N) Fuerza (lbf)
Esfuerzo
(psi)
Esfuerzo
(kPas)
1 0 0 0 0 0 0 0
2 0,1 0,0 0,00 -10,5 -2,4 -0,8 -5,4
3 1,0 0,0 0,00 56,4 12,7 4,2 28,7
4 38,3 0,2 0,01 125,3 28,2 9,3 63,8
5 74,1 0,5 0,02 190,3 42,8 14,1 96,9
6 97,7 0,8 0,03 255,3 57,4 18,9 130,0
7 123,9 1,2 0,05 322,3 72,4 23,8 164,1
8 160,1 1,8 0,07 394,0 88,6 29,1 200,7
9 204,6 3,0 0,12 467,6 105,1 34,5 238,2
10 211,2 3,1 0,12 543,2 122,1 40,1 276,6
11 228,8 3,6 0,14 614,9 138,2 45,4 313,2
12 237,9 3,9 0,15 682,8 153,5 50,4 347,7
13 247,8 4,2 0,17 755,4 169,8 55,8 384,7
14 262,5 4,7 0,18 820,5 184,4 60,6 417,9
15 269,8 4,9 0,19 886,4 199,3 65,5 451,5
16 279,4 5,2 0,20 955,3 214,8 70,6 486,5
17 297,9 5,8 0,23 1023,2 230,0 75,6 521,1
18 314,4 6,4 0,25 1093,0 245,7 80,7 556,7
19 321,8 6,7 0,26 1159,0 260,5 85,6 590,3
20 325,3 6,8 0,27 1076,7 242,1 79,5 548,4
21 337,8 7,3 0,29 1143,7 257,1 84,5 582,5
22 340,6 7,4 0,29 1208,7 271,7 89,3 615,6
23 348,5 7,7 0,30 1287,1 289,4 95,1 655,5
24 352,6 7,8 0,31 1356,9 305,0 100,2 691,1
25 360,6 8,1 0,32 1422,9 319,9 105,1 724,7
26 368,0 8,4 0,33 1341,6 301,6 99,1 683,3
27 368,3 8,4 0,33 1269,9 285,5 93,8 646,8
28 370,2 8,5 0,34 1334,9 300,1 98,6 679,9
29 391,7 9,4 0,37 1403,8 315,6 103,7 714,9
30 406,3 10,1 0,40 1473,6 331,3 108,9 750,5
31 415,2 10,5 0,41 1542,4 346,8 113,9 785,6
32 419,0 10,7 0,42 1610,3 362,0 119,0 820,1
33 424,9 10,9 0,43 1676,3 376,8 123,8 853,7
34 438,6 11,5 0,45 1741,3 391,5 128,6 886,9
35 445,4 11,8 0,47 1814,0 407,8 134,0 923,9
36 452,6 12,2 0,48 1880,9 422,9 138,9 958,0
37 460,0 12,5 0,49 1946,0 437,5 143,7 991,1
38 466,6 12,8 0,50 2014,8 452,9 148,8 1026,1
39 468,5 12,9 0,51 1939,3 436,0 143,2 987,7
40 471,7 13,1 0,51 2005,3 450,8 148,1 1021,3
41 475,5 13,2 0,52 2066,5 464,6 152,6 1052,4
42 475,5 13,2 0,52 2066,5 464,6 152,6 1052,4
Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Modelo 4 (80% de RCRe)
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de
Concreto Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de
estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca
Nombre del Ensayo Penetración a escala reducida (Maquina universal)
Norma No aplica
Responsables
132
Apéndice D Datos del modelo virtual
Deformación(m) Deformación(mm) Esfuerzo( kpa)
0 0 0
0,0051 5,12 89,41
0,0051 5,14 89,25
0,0052 5,18 89,46
0,0052 5,22 89,75
0,0053 5,27 90,17
0,0053 5,34 90,77
0,0054 5,43 91,63
0,0055 5,55 92,81
0,0057 5,71 94,43
0,0059 5,92 96,60
0,0062 6,19 99,49
0,0065 6,55 103,29
0,0070 7,00 108,25
0,0076 7,58 114,70
0,0083 8,30 123,03
0,0092 9,20 133,74
0,0103 10,29 147,39
0,0116 11,59 164,63
0,0130 13,03 185,88
0,0144 14,42 210,76
0,0152 15,17 236,07
M1 (Sin mejoramiento)
Nombre del Ensayo Datos de los modelos virtuales
Norma No aplica
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de
Concreto Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de
estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca
133
Deformación(m) Deformación(mm) Esfuerzo( kpa)
0 0 0
0,0041 4,1 187,00
0,0041 4,1 186,69
0,0041 4,1 187,34
0,0042 4,2 188,16
0,0042 4,2 189,28
0,0043 4,3 190,82
0,0044 4,4 192,95
0,0045 4,5 195,82
0,0046 4,6 199,68
0,0048 4,8 204,79
0,0050 5,0 211,49
0,0053 5,3 220,20
0,0057 5,7 231,45
0,0062 6,2 245,90
0,0068 6,8 264,25
0,0075 7,5 287,51
0,0084 8,4 316,78
0,0093 9,3 352,91
0,0103 10,3 396,12
0,0130 13,0 445,92
0,0151 15,1 497,94
0,0154 15,4 534,11
M2 (60% de RCRe)
Nombre del Ensayo Datos de los modelos virtuales
Norma No aplica
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de
Concreto Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de
estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca
134
Deformación(m) Deformación(mm) Esfuerzo( kpa)
0 0 0
0,0029 2,93 188,91951
0,0033 3,27 186,61547
0,0033 3,34 187,00254
0,0034 3,40 187,46396
0,0035 3,50 188,09524
0,0035 3,52 188,98362
0,0036 3,57 190,22151
0,0036 3,58 191,91068
0,0037 3,65 194,17057
0,0039 3,86 197,14601
0,0041 4,12 201,01698
0,0045 4,45 206,00168
0,0049 4,86 212,36262
0,0054 5,35 220,41876
0,0059 5,94 230,53528
0,0063 6,31 244,88925
0,0065 6,52 266,50118
0,0070 7,03 296,99214
0,0078 7,78 336,18613
0,0086 8,63 382,79577
0,0131 13,09 565,22549
0,0132 13,20 576,84658
Norma No aplica
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
M3 (70% de RCRe)
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de
Concreto Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de
estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca
Nombre del Ensayo Datos de los modelos virtuales
135
Deformación(m) Deformación(mm) Esfuerzo( kpa)
0 0 0
0,0034 3,44 221,89
0,0035 3,48 219,57
0,0035 3,55 219,97
0,0036 3,61 220,43
0,0037 3,68 221,03
0,0038 3,76 221,87
0,0039 3,86 223,05
0,0040 3,98 224,61
0,0041 4,13 226,64
0,0043 4,32 229,29
0,0046 4,56 232,73
0,0049 4,86 237,11
0,0050 5,01 243,54
0,0051 5,08 253,54
0,0053 5,34 268,15
0,0057 5,75 287,63
0,0063 6,29 312,09
0,0070 6,96 341,98
0,0077 7,74 377,91
0,0086 8,59 420,45
0,0087 8,71 431,79
0,0096 9,63 473,20
0,0107 10,71 522,99
0,0119 11,89 581,93
0,0131 13,09 649,97
0,0140 14,00 667,74
M4 (80% de RCRe)
Nombre del Ensayo Datos de los modelos virtuales
Norma No aplica
Responsables Katerine Oviedo - Jeisson Cardenas
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Evaluación del Comportamiento Mecánico de una Subrasante Mejorada con Rajón de
Concreto Reciclado, mediante una Modelación a Escala Física y Numérica, Caso de
estudio Vías Samarkanda, Funza Cundinamarca